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铌的天然同位素只有93Nb一个,94Nb是93Nb中子辐射俘获反应的产物,寿命为T1/2=2.03×104 a,可以被用作中子通量指示计,在核反应再研究中有意义。由于应用含铌锆合金包壳材料有利于提高压水型核反应堆的性能,铌-锆合金近年来有大量被应用于核能发电的趋势。那么,在反应堆退役几百上千年后,94Nb会成为放射性的主要来源之一,因此,建立94 Nb的测量方法在核废物放射性管理有意义。另外,建立94Nb的AMS测量方法,可用于AMS方法测量93Nb(n,2n)92gNb反应截面的研究。由于很难得到92gNb的高含量样品,在93Nb(n,2n)92gNb反应截面测量研究没有标准样品可以应用。94Nb和92gNb的测量方法、光路等条件基本相似,94Nb的AMS测量中的相关参数可应用于92gNb的测量。因此94Nb的测量在核能利用与开发中有重要意义。
本研究工作的重点集中在以下三个方面:
(1)建立了94Nb的AMS测量方法的样品制备流程。确定了94Nb的AMS测量方法的样品物质形式,改进了放化分离与稀释方法,方法可靠,实用性强。制备出94Nb/93Nb在10-7、10-8、10-9的实验室Nb2O5系列标准样品。
(2)初步建立了94Nb的AMS分析方法。研究确立了94Nb的AMS测量方法的负离子源引出形式,确定了94Nb加速与传输的各项参数,改进与调试了多阳极电离室探测。采用开门符合与高斯拟合方法相互校验实验数据。AMS测量灵敏度94Nb/93Nb好于1.2×10-9,结果显示94Nb/93Nb的测量值与标称值呈现良好的线性关系。
(3)修正了93Nb(n,2n)92gNb核反应截面数据。94Nb的AMS测量中的相关参数应用于92gNb的测量,利用94Nb的AMS测量的测量结果对3Nb(n,2n)92gNb核反应截面数据进行了修正。
本研究首次建立了94Nb的AMS测量方法。研究成果拓宽了AMS方法的应用范围。研究中建立的技术与方法可以为同类核素和核反应截面的测量提供方法借鉴。