Ce-Nd同位素高精度质谱分析与铀矿石地理溯源研究

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:talltiger
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
核取证是未来国际核安全领域的重点研究方向之一,其中核材料的地理溯源技术是核取证的核心内容。微量元素含量或稳定同位素比值被认为能够在核材料的溯源研究中提供重要的特征信息。本文应用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对铀矿石样品中14种稀土元素含量进行了测量。采用AG 50W-X12树脂和Ln树脂建立了铀矿石中Nd-Ce的联合化学分离流程,不仅实现了稀土元素与复杂基体的分离,还有效去除了干扰严重的稀土元素。应用热表面电离质谱仪(TIMS)建立了铀矿石中Nd、Ce同位素的高精度质谱分析方法,并利用同位素标准物质及标准岩石样品对分析方法进行验证,采用新建立的Nd、Ce同位素质谱分析方法对铀矿石样品中的Nd、Ce同位素进行了测量。最后,将获得的铀矿石样品中的稀土元素含量与Nd、Ce同位素信息相结合,应用聚类分析(CA)、主成分(PCA)、主成分聚类(PCA-CA)分析方法,以及判别分析方法(LDA)等多元统计分析方法对不同来源的铀矿石样品进行地理溯源研究。主要研究内容及结果如下:(1)采用ICP-MS建立了铀矿石中14种稀土元素含量的测量方法。对来自不同国家的25种铀矿石样品进行溶样、消解,得到样品溶液。确定了 ICP-MS的工作参数,考察了方法的检出限、流程空白等指标。利用建立的分析方法对铀矿石中的稀土元素含量进行了测量,结果表明不同地理来源的铀矿石样品的稀土元素含量之间差异巨大,为后续铀矿石样品的地理溯源分析提供了数据基础。(2)建立了铀矿石中Nd-Ce联合化学分离流程。采用AG 50W-X12树脂洗脱基体杂质及主要干扰元素,采用氧化还原方法洗脱轻稀土元素中的Ce组分,进一步采用Ln树脂淋洗得到Nd组分。实现了一次进样下对Nd、Ce的同时分离,缩短了化学分离流程时间,并且减少了样品用量,显著提高了样品利用率。测量结果表明:Ce本底含量为0.4-2.9ng,Nd本底含量0.02-0.12ng。最终溶液中Ce回收率约为88%-96%,Nd回收率约为81%-90%,且主要干扰稀土元素的浓度极低,去污效果较为理想,满足高精度质谱测量的化学分离要求。(3)建立了基于Nd+测量方式的Nd同位素比值高精度TIMS分析方法。首先制备了新型薄膜多孔离子源(FPIE),并对FPIE条件下的Nd电离行为进行了研究,结果表明,与传统的双铼带灯丝方法相比,FPIE方法的Nd+离子产额提高了约10倍。通过对同位素参考物质JNdi-1和标准岩石样品中的143Nd/144Nd比值进行测量,验证了新方法的准确性和测量精度。采用新建立的Nd同位素高精度TIMS分析方法,对铀矿石样品中的Nd同位素比值进行分析,143Nd/144Nd比值的外精度可达35ppm,满足铀矿石地理溯源的精度要求。(4)建立了基于Ce+测量方式的Ce同位素比值高精度TIMS分析方法。研究表明,与传统的双铼带灯丝相比,FPIE条件下Ce+离子的电离效率显著高于CeO+离子。实验发现使用TaF5作为发射剂可有效降低138Ba对138Ce的同量异位素干扰。研究了不同电流放大器组合对Ce同位素比值测量精度的影响,采用1013-1012-1010Ω电流放大器组合,测得的138Ce/140Ce比值的外精度达到36ppm,与常规Ce+测量方法相比,138Ce/140Ce比值的外精度提高了约8倍,满足核取证溯源的精度要求。(5)应用多元统计分析方法对不同来源的铀矿石样品进行地理溯源研究。基于获得的铀矿石样品中的稀土元素含量与Nd、Ce同位素信息,采用聚类分析、主成分分析、主成分-聚类分析以及判别分析等不同多元统计分析方法建立的铀矿石地理溯源模型大部分具有较强的准确性和可靠性,且不同的多元统计溯源方法有各自的适用场景。另外,与仅利用稀土元素含量作为溯源信息相比,将稀土元素含量与Nd-Ce同位素信息结合时,溯源效果得到显著改善。
其他文献
在天津市住建委指导和全体会员单位的全力支持下,由天津市勘察设计协会主办的2019年“海河杯”天津市优秀勘察设计奖评选中,由中国市政工程华北设计研究总院有限公司设计的“
以N-羟基丁二酰亚胺(NHS)和N,N-二环己基碳酰亚胺(DCC)为偶合剂,采用活化酯法,在脱水剂DCC作用下,NHS与异硬脂酸生成活化酯后,直接与氨基酸进行酯化,设计并合成了3种异硬脂酰氨基
利用5kW CO2激光器和同轴送粉的方法,在Q235钢基材表面原位合成强化相为TiC的Ni/TiC复合材料层。研究了不同Ni相对含量对熔覆层的显微组织形貌和相组成的影响,并进行了耐磨性试
柴静女士的《穹顶之下》1天多的时间在国内主要网络平台上的累积播放量已过亿次,引起的强大社会反响与各种声音在此不在赘言。这里要讨论的问题是,作为这片雾霾深重土地上的一
精简账号:锐步社会化营销优化之道近年来,锐步品牌的社会化营销表现得笨拙而不实用。全球的营销经理人员甚至为季节性的推广活动都设置了专门的Facellnok页面,Twitter账号更是细
民国的建立使近代的中国进入了一个新的阶段。然而新秩序下的近代中国社会并非如预想中的那般美好,反而呈现出政局动荡、人心不稳、社会道德失序,信仰危机凸显之局面。在这一大背景下,尊孔思潮在全国范围内兴起,随之而来尊孔组织纷纷涌现,合力促成轰动一时的“孔教运动”。而在其中,起主导作用的孔教会正是当时名头最响及影响最大的尊孔组织。当时,孔教会为了壮大孔教运动的声势,在其号召下,各地孔教支会纷纷成立,与总会遥
有时它是吉祥如意的代名词,有时它又是凶神恶煞的化身。一个集合了百兽之长的形象,为什么成为一个民族的精神象征?这个虚构形象的背后,究竟还隐藏着多少不为人们所知的秘密?
随着现代信息技术的全面发展,教育信息化对于课堂教学的思路、方式等都发生了转变,成为课堂教学的有力辅助手段。在网络时代下,初中化学教学在课堂组织形式变化、学习思路上
由严铭卿主编,宓亢琪、黎光华副主编的《燃气工程设计手册》(以下简称《手册》)第二版即将由中国建筑工业出版社出版发行。第二版由原来的37章增编为41章。增订工作主要从以
研究了Y,Ce含量的变化对Mg-Mn-RE系合金显微组织和力学性能的影响。利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪分别对Mg-Mn-RE系合金的铸态显微组织、微区成分和物相构成进行分析;