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天然锆有5个稳定的同位素,其中90Zr的丰度最大。金属锆具有很小的热中子俘获界面,作为反应堆的结构材料,能够保证反应堆中有足够的热中子数量,维持反应堆正常运转。裂变过程中产生的锆放射性同位素共有16个,大部分为短寿命核素。长寿命同位素为93Zr,半衰期为1.53×106a,但其反应截面、半衰期和裂变产额等数据不足,要准确给出上述核数据,都涉及到原子数的测定。
传统测量微量长寿命或稳定核素的质谱仪是热电离质谱仪(TIMS),随着质谱技术的发展,特别是多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的出现,克服了TIMS的灵敏度较低的不足,同时具有样品前处理简单,操作快速的特点,已应用于长寿命裂变产物核素的原子数测量。本工作用MC-ICP-MS对核素93Zr的浓度进行测定,来确定其原子数目,为计算反应截面、半衰期和裂变产额等提供准确的数据。