Viện Năng lợng nguyên tử Việt Nam Viện Công nghệ xạ Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu bổ sung quy trình phân tích U, Th, Ra, V, Fe, Ca, Mo hoàn thiện quy trình phân tích xác định Urani hạt nhân để xác định tỷ số O/U theo tiêu chuẩn ASTM để phục vụ công nghệ chế tạo viên gốm UO2 từ quặng Urani Việt Nam Chủ nhiệm đề tài: Đoàn Thanh Sơn 7953 Hà nội - 2009 Danh sách ngƯời THAM GIA thực Đề TàI Họ tên Đoàn Thanh Sơn Học hàm, học vị chuyên môn ThS, NCV Nguyễn Xu©n ChiÕn TS, NCVC Ngun Kim Dung Ngun Thị Thuỷ CN, NCV Nguyễn Quốc Hoàn CN, NCV Đinh Công Bột CN, NCVC Đào Nguyên CN, NCV Phạm Ngọc Khải Trần Ngọc Diệp 10 Bùi Kim Ngân 11 Phùng Vũ Phong 12 Nguyễn Hạnh Phóc TS, NCVC CN, NCV CN, NCV KTV CN, NCV KTV Cơ quan Trung tâm Phân tích Viện CNXH Trung t©m Ph©n tÝch ViƯn CNXH Trung t©m Ph©n tÝch ViƯn CNXH Trung t©m Ph©n tÝch ViƯn CNXH Trung t©m Ph©n tÝch ViƯn CNXH Trung t©m Ph©n tÝch ViƯn CNXH Trung t©m Ph©n tÝch ViƯn CNXH Trung t©m Ph©n tÝch ViƯn CNXH Trung t©m Ph©n tÝch ViƯn CNXH Trung t©m Ph©n tÝch ViƯn CNXH ViƯn CNXH ViƯn CNXH Mơc lơc Trang Phần Mở đầu Phần Lý thuyết tổng quan I Đánh giá tình phình phân tích nguyên vật liệu hạt nhân II Tổng quan phơng pháp huỳnh quang tia X Bản chất phơng pháp 7 11 11 Hệ thống trình kích thích huỳnh quang 13 Các phơng pháp phân tích huỳnh quang định lợng 14 III Phơng pháp phân tích phổ kế gamma 17 Sơ đồ chung hệ phổ kế Nguyên tắc lựa chọn đỉnh lợng IV Phơng pháp xác định tỷ số O/U Các phơng pháp xác định tỷ số O/U Phần Nghiên cứu thực nghiệm A Nghiên cứu bổ sung quy trình phân tích I Nghiên cứu xác định U nguyên tố kèm kỹ thuật huỳnh quang tia X Tèi −u ho¸ c¸c tham sè máy phát tia X 17 17 22 1.1 Khảo sát bia thứ cấp nh Cu, Mo đến trình kích thích 24 1.2 Khảo sát tham số máy phát tia X nh điện áp , dòng 26 Khảo sát phơng pháp chuẩn bị mẫu , thời gian đo 29 Xây đựng phơng pháp định lợng 35 3.1 Phơng pháp xây dựng đờng chuẩn 35 3.2 Phơng pháp tham số 38 3.3 Phơng pháp phát xạ truyền qua 39 Sử dụng nguồn Am-241 để xác định U 41 Kết nghiên cứu thảo luận 43 5.1 Kết phân tích mẫu chuẩn mẫu so sánh 43 II Phân tích xác định U pha lỏng 45 Chuẩn bị mẫu phân tích 45 24 24 24 24 Khảo sát tham số máy phát tia X mẫu dung dịch 45 Khảo sát ảnh hởng số môi trờng đo 48 Xây dựng đờng chuẩn xác định U dung dịch 49 Kết phân tích xác định U dung dịch 50 III Nghiên cứu xác định U , Th qng urani ViƯt Nam, U, Th nhân phóng xạ khác thải xạ phơng pháp phổ kế gam ma 52 Nghiên cứu điều kiện phân tích 52 Nghiên cứu trình phân tích 53 Xây dựng đờng cong hiệu suất ghi 59 Nghiên cứu xác định U, Th ICP-MS 64 4.1 Khảo sát điều kiện tối u 64 4.2 Khảo sát ảnh hởng nguyên tố hàm lợng lớn 66 Kết nghiên cứu thảo luận 68 B Hoàn thiện quy trình phân tích urani hạt nhân 73 I Nghiên cứu xác định tỷ số O/U 73 Phơng pháp nung có hiệu chỉnh tạp chất 73 Nội dung nghiên cứu 73 Kết nghiên cứu thảo luận 76 Phần Kết luận 80 Phụ lục Các quy trình phân tích Quy trình phân tích xác định U nguyên tố kèm nh Ca, Mo, Si, V, Fe, qng urani b»ng hnh quang tia X 83 Quy trình phân tích xác định U dung dịch lỏng trình hoà tách quặng huỳnh quang tia X 90 Quy trình xác định U nhân phóng xạ thải rắn thải lỏng phổ kế gamma 94 Quy trình xác định U Th thải lỏng ICP-MS 100 Quy trình xác định tỷ số nguyên tử O/U 104 Tài liệu tham khảo 115 Những từ viết tắt ICP-MS Khối phổ plasma c¶m øng ( Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) ICP-AES Quang phổ phát xạ plasma cảm ứng ( Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy) HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao QA/QC Kiểm tra đảm bảo chất lợng ( Quality Assurance/Quality Control) ASTM HiƯp héi thư nghiƯm vËt liƯu Mü ( American Society Test Material) SD §é lƯch chn ( Standard Deviation) RSD Độ lệch chuẩn tơng đối (Relative Standard Deviation) VNLNTVN Viện Năng lợng Nguyên tử Việt Nam ABstract The concentration of U and some elements such as Th, Ca, Fe, V, Mo in uranium ore was determined directly and quantitatively by using X-ray fluorescence spectrometry The important parameter setting optimized such as Cu, Mo secondary fluorescence target, excited highvoltage, current tube of X-ray generator, samples preparation procedure, detection limit were investigated Base on the measurement of standard samples by using fundamental parameter mode in Win Axil software, the concentration of Th, Ca, Fe, V, Mo in samples was calculated accurately The radioactive activity of uranium and other nuclides in solid and liquids radioactive wastes was determined by gamma spectrometry and ICP mass spectrometry The specific energy line, and samples preparation procedure were investigated The sample after stored for a month to attain equilibrium was measured by Gamma spectrometry DIGIDART-10 and calculated by Gamma vision software Besides, we have carried out experiments to find out optimal parameters of conditions and time in vacuum heating for determining the ratio of O/U Base on the received results, procedures for determining ratio of O/U have been set up according to ASTM standard Tóm tắt Hàm lợng U, nguyên tố ®i kÌm nh− Th, Ca, V, Mo, Fe qng urani đợc phân tích định lợng kỹ thuật huỳnh quang tia X C¸c tham sè cđa m¸y ph¸t tia X nh kích thích, dòng ống phóng, tham số khác nh chế độ chuẩn bị mẫu, thời gian đo, giới hạn phát đà đợc khảo sát Sử dụng mẫu chuẩn đà biết trớc hàm lợng kết hợp với việc tính toán phơng pháp tham số bản, ta xác định đợc xác hàm lợng U nguyên tố khác có mặt mẫu U nhân phóng xạ khác thải rắn thải lỏng đợc xác định phơng pháp phân tích phổ kế gamma ICP-MS Các đỉnh lợng đặc trng, trình xử lý mẫu, cấu hình đo, trình nhốt mẫu, đờng cong hiệu suất ghi đợc xây dựng cho cấu hình đo khác đà đợc khảo sát nghiên cứu Mẫu sau đợc nhốt kín để tạo cân đợc đo thiết bị DIGIDART-10 phần mềm gamma vission Việc nghiên cứu thông số điều kiện thời gian sấy chân không để phục vụ việc xác định tỷ số O/U phơng pháp nung có hiệu chỉnh tạp chất đà đợc khảo sát Dựa kết nghiên cứu đà xây dựng quy trình phân tích O/U theo tiêu chuẩn ASTM Phần 1- Mở đầu Việt Nam nớc có nguồn tài nguyên phong phú, có nhiều mỏ khoáng sản với trữ lợng lớn giúp cho phát triển kinh tế đất nớc Trong nguồn tài nguyên khoáng sản không nói đến mỏ quặng urani nằm rải rác khắp đất nớc Việc thăm dò , khai thác, chế biến quặng xạ nh việc phân tích nguyên tố hoá học các sản phÈm urani c¸c cã ý nghÜa rÊt lín viƯc nghiên cứu nguyên vật liệu hạt nhân, đặc biệt giai đoạn đất nớc ta đặt chiến lợc xây dựng nhà máy điện hạt nhân Việc nghiên cứu áp dụng kỹ thuật nhằm hoàn thiện nâng cấp qui trình phân tích loại quặng, bán sản phẩm sản phẩm công nghệ urani việc làm cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn Xuất phát từ nhu cầu nhiệm vụ chuyên môn Viện Xạ Hiếm, từ nhu cầu đơn vị công nghệ Viện công tác xử lý quặng, công tác kiểm tra chất lợng sản phẩm uran hạt nhân việc đánh giá thải xạ, từ thiết bị phân tích đại sẵn có , tiến hành xây dựng đề tài : Nghiên cứu bổ sung qui trình phân tÝch U, Th, Ra, V, Fe, Ca, Mo vµ hoµn thịên quy trình phân tích urani hạt nhân để xác định tỷ số O/U theo tiêu chuẩn ASTM phục vụ công nghệ chế tạo viên gốm UO2 từ quặng urani Việt nam Mục tiêu đề tài bổ sung số quy trình phân tích nh đánh giá hàm lợng quặng đầu vào, kiểm tra urani trình trung gian khâu xử lý quặng, phân tích đánh giá chất phóng xạ từ trình xử lý thải để bảo vệ môi trờng hoàn thiện quy trình phân tích urani hạt nhân: xác định tỷ số O/U theo tiêu chuẩn ASTM phục vụ công nghệ chế tạo viên gốm UO2 từ quặng urani ViƯt nam PhÇn 2: lý thut tỉng quan I Tình hình phân tích quặng xạ , nguyên vật liệu hạt nhân nớc Việc phân tích đánh giá xác hàm lợng nguyên tố hoá học quặng xạ, có ý nghĩa lớn nghiên cứu thăm dò địa chất đánh giá tài nguyên khoáng sản phục vụ ngành công nghiệp nói chung công nghệ xạ phục vụ ngành lợng hạt nhân nói riêng Hàm lợng xác nguyên tố urani, thori nguyên tố kèm loại quặng xạ thông tin thiếu đợc trình nghiên cứu công nghệ urani nguyên tố hiếm, góp phần không nhỏ việc đánh giá sơ khả tách urani định hớng lựa chọn công nghệ thích hợp trình xử lý quặng Tuy nhiên việc nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích đà đợc Viện nghiên cứu Hạt nhân Viện NLNTVN tiến hành cách gần 25 năm nghĩa gần phần t kỷ[1] Đó đề tài chơng trình 50B-0501 Nghiên cứu xây dựng phơng pháp phân tích Urani, Thori nguyên tố kèm quặng xạ công đoạn xử lý chúng Các qui trình đợc xây dựng đầy đủ, ví dụ phân tích U trắc quang , Fe chuẩn độ, Si trọng lợng nhng sử dụng phơng pháp thích hợp cho thời đó, nhng đà lạc hậu Các kỹ thuật mà qui trình đà nghiên cứu áp dụng nh quang phổ phát xạ sử dụng kính ảnh, tách riêng rẽ nguyên tố đất trớc xác định chúng sắc ký trao đổi ion ngày Ýt sư dơng thËm chÝ cã nhiỊu phßng thÝ nghiƯm không sử dụng Ngày việc ứng dụng số qui trình không đáp ứng đợc yêu cầu ngày cao công nghệ đại xét hai phơng diện chất lợng nh tốc độ Cuối năm 1990, nhiều kỹ thuật phân tích đại nhà nớc đầu t quan nguyên tử quốc tế tài trợ ( huỳnh quang tia X thÕ hƯ míi, hÊp thơ nguyªn tư AAS , HPLC, ) đà đợc lắp đặt đa vào hoạt động, triển khai nghiên cứu Viện Công nghệ Xạ Hiếm Trong năm vừa qua số đề tài phân tích để phục vụ cho việc nghiên cứu công nghệ urani thiết bị đại đà đựơc xây dựng triển khai viện Công Nghệ Xạ Hiếm cụ thể nh sau[1]: Để tài CB-98/06: Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích để kiểm tra đánh giá chất lợng sản phẩm trình tinh chế Urani tinh khiết : - Xác định tỷ số O/U cực phổ - Xác định Ca, Mg, Fe, Mn, Cd, Zn hấp thụ nguyên tử - Xác định Gd phơng pháp tách làm giàu trao dổi ion - Xác định Th so màu với arsenazoIII - Xác định B so màu với curcumin Để tài CB 03/05/00/BT: Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích để kiểm tra đánh giá chất lợng sản phẩm trình tinh chế Urani tinh khiết ( giai đoạn 2) - Xác định nguyên tố đất riêng rẽ sản phẩm urani - Xác định Flo sản phẩm Urani độ cao so màu với alizarin-S - Tách, làm giàu xác định Nitơ urani - Xác định Ag, V, Mo hấp thụ nguyên tử Đề tài : CB/01/03-07: Nghiên cứu áp dụng phơng pháp phân tích có độ nhạy độ chọn lọc cao để xây dựng quy trình phân tích số tạp chất phi kim loại sản phẩm Urani độ cao: - Xác định Si, P trắc quang phức dị đa silicomolipdic dạng xanh - Xác định Các bon (phơng pháp oxy hoá persunphat) - Xác định Sunphat đo độ đục - Xác định Halogen sắc ký lỏng cao áp - Xác định Brom, Iot Các đề tài đà đợc xây dựng dựa kỹ thuật phân tích đại, đà thay đợc quy trình phân tích cũ đà phần đáp ứng đợc cho công nghệ chế tạo viên gốm UO2 VÝ dơ nh− ta cã thĨ ph©n tÝch mét loạt nguyên tố hoá học sản phẩm Urani độ cao nh Ca, Mg, Fe, Mn, Cd, Zn , Ag, V, Mo phơng pháp hấp thụ nguyên tử AAS Xác định nguyên tố có tiết diện bắt nơtron lớn nh Bo, Gd phơng pháp tách, làm giàu trao đổi ion, đo thiết bị ICP-AES Việc xác định tỷ số O/U cực phổ cách xác định tỷ số U hoá trị uran hoá trị phơng pháp cực phổ đà thay đợc cho việc xác định tỷ số O/U phơng pháp thể tích dựa việc xác định tổng lợng urani có mẫu phơng pháp chuẩn độ oxy hóa khử[29],[30] Các quy trình phân tích xác định có nhiều u điểm nh đợc xây dựng sở thiết bị đại, nhiên chúng số nhợc điểm nh phải trải qua nhiều công đọan xử lý hoá học nh chiết tách, trao đổi ion, làm giàu việc xác định nguyên tố tạp chất có hàm lợng nhỏ urani lớn Việc phải can thiệp nhiều công đoạn hoá học đà làm cho trình phân tích bị kéo dài, chí ảnh hởng đến kết phân tÝch Cïng víi sù tiÕn bé kh«ng ngõng cđa khoa học công nghệ đầu t thiết bị đại nh thiết bị khối phổ kế Plasma cảm ứng ICP-MS, hệ phổ kế gamma detector Ge siêu tinh khiết vào đầu năm 2000, đề tài xác định kiểm tra chất lợng Urani hạt nhân tiếp tục đợc nâng cấp hoàn thiện , đề tài mang mà số BO/03/03-01 : Nghiên cứu áp dụng phơng pháp khối phổ Plasma cảm ứng ( ICP-MS) phân tích đánh giá môi trờng nớc kiểm tra chất lợng Urani hạt nhân Trong đề tài loạt tạp chất kim loại kể nguyên tố đất urani hạt nhân đà đợc xác định phơng pháp khối phổ Plasma cảm ứng ICP-MS[32] Phơng pháp khối phổ ICP-MS với độ nhạy lớn, độ phân giải cao cho phép xác định đợc trực tiếp nguyên tố tạp chất có mặt lợng lớn urani mà không cần phải tách chúng khỏi mẫu cách sử dụng phơng pháp phù hợp Phơng pháp phân tích đại đà thay cho loạt quy trình phân tích đánh giá kiểm tra chất lợng urani hạt nhân trớc , phục vụ tốt cho việc chế tạo viên gốm UO2 Việc rà soát lại quy trình phân tích để kiểm tra chất lợng urani hạt nhân đà đà làm đợc, nhũng cần hoàn thiện, bổ sung gồm vấn đề sau[3]: Xác định U nguyên tố kèm quặng xạ Xác định U nhân phóng xạ bà thải từ trình xử lý quặng Xác định nguyên tố C, S viên gốm UO2 Xác định nguyên tố O, H viên gốm UO2 Hoàn thiện quy trình xác định tỷ số O/U phơng pháp nung có hiệu chỉnh tạp chất theo tiêu chuẩn ASTM Trớc việc xác định nguyên tố hoá học quặng đầu vào làm sở cho việc định hớng công nghệ hoà tách quặng thờng đợc thực phơng pháp hoá học cổ điển Trong phơng pháp huỳnh quang tia X (XRF) thÕ hƯ míi vµ phỉ kÕ Gamma míi Viện Công Nghệ Xạ Hiếm với lợi không cần phải phân huỷ mẫu, phân tích nhanh, xác định đợc đồng thời nhiều nguyên tố, phân tích mẫu dới dạng rắn lỏng, dung dịch nứơc lẫn pha hữu đối tợng nguyên liệu sản phẩm trung gian công nghệ xử lý quặng urani cha đợc khai thác triệt để Tại nớc có công nghiệp hạt nhân phát triển giới phơng pháp huỳnh quang tia X với lợi nêu thờng đợc sử dụng để phân tích kiểm tra Mẫu cần đợc cho vào hộp đựng mẫu §o chiỊu cao cđa mÉu chn hép ®ùng mÉu Cân khối lợng bì hộp đựng mẫu, sau cho mẫu cần đo vào hộp đến độ cao mẫu chuẩn vừa đợc đo Dàn mẫu cho tơng đối phẳng Nén chặt mẫu vừa tay , sau cân lại khối lợng hộp mẫu đo Từ xác định đợc khối lợng mẫu cần đo 2.2.2 Chuẩn bị mẫu thải rắn Mẫu nghiên cứu mẫu bà thải rắn sau hoà tách quặng ®Ĩ thu håi uran Mẫu đưa phịng thí nghiệm, sấy nhiệt độ 100oC, sau ®ã nghiỊn nhá b»ng cèi sø Khi mẫu đạt đến hạt nhỏ định tiến hành cân khối lượng mẫu phù hợp cho vào hộp đo mẫu (hình học 3Π) đươc lèn cho mật độ mẫu đồng BÞt kÝn miƯng hép b»ng keo araldite epoxi, bao bên hộp lớp linon, ghi ký hiu cho c¸c mẫu Nhốt mẫu thời gian 21 ngày để có cân kỷ nguyên tố phóng xạ ban đầu hạt nhân cháu ca chỳng[13] 2.2.3 Chuẩn bị mẫu thải lỏng Lấy lợng mẫu thải lỏng khoảng lit, axit hoá mẫu HNO3, cô đến khoảng 200 đến 500 ml tuỳ theo cấu hình đo Cho vào hộp đo 3pi, hàn kín miệng hộp keo araldite epoxi, bao bên hộp b»ng líp linon, ghi ký hiệu cho c¸c mẫu Nhốt mẫu thời gian 21 ngày để có cân phãng x¹ Ra-226,Th-232 víi hạt nhân cháu ca chỳng[15] 2.3 Nghiên cứu cấu hình đo mẫu cho việc xác định U nhân phóng xạ phơng pháp phổ kế gamma 2.3.1 Các cấu hình đo mẫu 2.3.2 So sánh cấu hình đo Bảng 24: So sánh cờng độ đỉnh lợng với mẫu có bề dày khác cấu hình pi( chiỊu cao 8,5 cm, ®−êng kÝnh cm) Đỉnh 160 g mẫu 180 g mẫu 200 g mÉu 220 g mÉu 240 g mÉu l−ỵng (keV) 63,29 7586 8238 8767 8982 9961 92,80 11373 12657 13853 14109 14338 185,99 39058 41088 43873 47926 49628 241,92 36233 39689 41729 45688 47166 295,22 79800 85822 91899 99848 103731 351,99 134489 144746 155412 166838 175515 609,32 92610 99947 106826 115576 122102 768,30 8469 9133 9120 11035 11252 934,05 4269 4550 4928 5558 5640 1001,00 1449 1494 1634 1649 1743 1120,28 18587 19914 21556 26824 24886 1155,19 1928 2102 2442 2653 2726 1238,11 6661 7451 7836 8598 8557 1377,65 5018 5308 5741 6330 6558 1764,51 15334 16608 17658 19149 20274 Xây dựng đờng cong hiệu suất ghi phụ thuộc lợng 3.1 xác định hiệu suất ghi 3.2 Bảng 25 : Tính toán hiệu suất ghi hộp đo hình häc pi ( chiỊu cao 8,5 cm, ®−êng kÝnh cm), 180 g Nhân phóng xạ Năng lợng (keV) Suất lợng ra(%) Hoạt độ At(Bq) S chuẩn RGU 21600 s Th-234 63,29 3,90 889,2 S chuÈn RGTh 21600 s S Ph«ng 45134 s (count) Net (cps) 15918 384 0,7695 19 N ph«ng (cps) N- N ph«ng ( cps) HiƯu suÊt ghi (x102 %) 0,0085 0,7610 2,1944 Th-234 92,80 5,57 584,64 1044 0,3477 0,0231 0,3246 3,2175 Ra-226 186,00 5,60 889,2 690 3,8045 0,0153 3,7892 7,6096 Pb-212 238,63 43,10 584,64 150 10,5102 0,0033 10,5068 5,7267 Pb-214 241,92 7,47 889,2 78803 60 3,6483 0,0013 3,6469 5,4905 Pb-214 295,22 19,20 889,2 170665 81 7,9012 0,0018 7,8994 4,6269 Pb-214 351,99 37,10 889,2 290717 207 13,4591 0,0046 13,4545 4,0785 Tl-208 583,54 30,96 584,64 161 30,7722 0,0036 30,7687 2,413 Bi-214 609,32 46,09 889,2 233 9,2698 0,0052 9,2647 2,2606 Ac-228 911,07 29,00 584,64 331 20,5083 0,0073 20,501 1,572 Bi-214 934,05 3,16 889,2 9350 60 0,4329 0,0013 0,4315 1,5358 Pa-234r 1001,00 1,00 889,2 2871 64 0,1329 0,0014 0,1315 1,4788 Bi-214 1120,28 15,,04 889,2 40547 297 1,8772 0.0066 1.8706 1,3987 Bi-214 1238,11 5,92 889,2 14725 94 0,6817 0,0021 0,6796 1,2911 Bi-214 1764,51 15,92 889,2 33202 468 1,5371 0,0104 1,,5268 1,0785 82000 113510 33234 200228 22149 Trong thùc nghiƯm nµy dùng mẫu chuẩn RGU với hoạt độ 400 ppm RGTh với hoạt độ 800 ppm để xác ®Þnh hiƯu st y = -1.5052x 15.27x - 41.253 + R 0.9852 = -2 -2.5 -3 -3.5 -4 y = -0.8807x + 1.9454 R 0.9907 = -4.5 -5 H×nh 11: §−êng cong hiƯu st cđa cÊu h×nh 3pi ( chiỊu cao 8,5 cm, đờng kính cm), luợng mẫu : 180 g Bảng 26 : tính toán hiệu suất ghi hộp đo hình học pi ( chiều cao 7,5 cm, đờng kính 10,5 cm), 200 g Nhân phóng xạ Năng lợng (keV) Suất lợng ra(%) Hoạt độ At(Bq) Th-234 63,29 3,90 988 Th-234 92,80 5,57 Ra-226 186,00 Pb-214 Pb-214 S chuÈn RGU 21600 s S chuÈn RGTh 21600 s N(cps) N ph«ng (cps) N- N ph«ng ( cps) HiÖu suÊt ghi (x102 %) 384 0,5276 0,0085 0,5191 1,3472 4809 1044 0,7676 0,0231 0,7445 2,0575 988 19822 690 2,6252 0,0153 2,6099 4,7171 7,47 988 18643 60 2,4923 0,0013 2,4913 3,3756 19,20 988 40620 81 5,4627 0,0018 5,4627 2,8797 S Ph«ng 45134 s 4096 649,8 5,60 241,92 295,22 20 300,09 3,27 649,8 4017 68 5,5704 0,0015 2,6208 0,0021 5,5689 19,261 Ac-228 338,40 12,01 649,8 13351 95 19,2639 Pb-214 351,99 37,10 988 207 9,3404 0,0046 9,3358 2,5469 Tl-208 583,54 30,96 649,8 161 3,0480 0,0036 3,0444 1,5133 Bi-214 609,32 46,09 988 233 6,7739 0,0052 6,7687 1,4864 Ac-228 Pa234r 911,07 29,00 649,8 331 2,0508 0,0073 2,0435 1,0844 1001,00 1,00 988 712 64 0,0996 0,0014 0,0982 0,9940 Bi-214 1120,28 15,04 988 9811 297 1,4122 0,0066 1,4056 0,9460 Bi-214 1238,11 5,92 988 3551 94 0,5524 0,0021 0,5492 0,8235 Bi-214 1764,51 15,92 988 7908 468 1,1438 0,0104 1,1334 0,7206 Gía rị lợng ( keV) đồ thị Ln Pb-212 67545 21033 47582 14262 2,4682 y = -1.2404x 212.751x - 35.852 + R20.9826 = -2 -2.5 y = -0.7804x + 0.8245 R20.982 = -3 -3.5 -4 -4.5 -5 Gía trị hiệu suất đồ thị Ln -5.5 H×nh 12: Đờng cong hiệu suất cấu hình 2pi ( chiều cao 7,5 cm, đờng kính 10,5 cm), luợng mẫu : 200 g Nghiên cứu xác định U, Th từ công nghệ xử lý thải ICP-MS 4.1 Khảo sát điều kiện tối u, điều kiện ảnh hởng , khoảng tuyến tính cho việc xác định U, Th ICP-MS 4.1.1 Khảo sát ảnh hởng nồng độ axit HNO3 Khi xác định kim loại ICP-MS ngời ta dùng môi trờng axit nh HCl, HNO3 Môi trờng H2SO4 H3PO4 thờng không đợc dùng chúng có nhợc điểm lớn tạo thành kết tủa với nhiều ion, ảnh hởng lớn đến kết phân tích[19] Thực nghiệm cho thấy môi trờng HNO3 thích hợp với việc xác định U, Th dung dịch Sau khảo sát xem với môi trờng HNO3 nồng độ axit thích hợp Pha dÃy dung dịch có nồng độ HNO3 tăng dần lần lợt nh− sau: 0,36%, 0,72%, 1,09%, 1,82%, 2%, 3,64%, 5,46% vµ 7,28% chứa nguyên tố Th, U có nồng độ nguyên tố 1ppb, đo ICP-MS dung dịch chế độ máy ta đợc kết dới đây: Bảng 27: Khảo sát nồng độ axit HNO3 phân tích xác định U, Th Nång ®é 2% HNO3 (%) 0,36 0,73 1,09 1,82 3,64 Sè ®Õm Th 22126 32342 50152 64749 21 65520 59845 5,46 7,28 55968 51403 Sè ®Õm U 107428 105222 100509 146469 149241 142203 139988 125141 Nhận xét: Qua khảo sát ta thấy với nồng độ HNO3 2% cờng độ vạch U Th lớn Vì phép phân tích sau môi trờng HNO3 với nồng độ 2% đợc sử dụng để nghiên cứu 4.1.2 Công suất Plasma Pha dung dịch chứa nguyên tố U, Th 1ppb HNO3 2% Cố định thông số tốc độ khí mang ( carrier gas), chiỊu s©u mÉu ( sample depth), thay đổi công suất plasma từ 1200W đến 1550W, đo ICP-MS dung dịch pha ta đợc số liệu dới đây: Bảng 28: Khảo sát công suất Plasma với cờng độ U Th Công suất 1200W 1300W 1350W 1420W 1500W 1550W Sè ®Õm Th 14853 32727 44920 51276 21091 16525 Sè ®Õm U 3801 5642 6088 5821 5328 4948 Nhận xét: Qua khảo sát thấy với công suất Plasma 1420 W cờng ®é cđa U vµ Th lµ lín nhÊt 4.1.3 Tèc độ khí mang Cố định thông số chiều sâu mÉu ( sample depth), c«ng suÊt plasma ë 1420W thay ®æi tèc ®é khÝ mang ( carrier gas) tõ 1,15l/ph đến 1,45 l/ph, đo ICP-MS dung dịch pha ta đợc số liệu dới đây: Bảng 29: Khảo sát tèc ®é khÝ mang 1,35 Tèc ®é khÝ mang 1,15l/ph 1,20 1,28 1,40 1,45 Sè ®Õm Th 5387 11276 19241 25324 9305 1997 Sè ®Õm U 10603 24599 51730 56953 23467 5605 Nhận xét: Qua khảo sát thấy với tốc độ khí mang 1,35 l/ phút cờng độ U Th lớn 4.1.4 Chiều sâu mẫu Cố định thông số công suất plasma ë 1420W, tèc ®é khÝ mang ( carrier gas) 1,35l/ph, thay đổi chiều sâu mẫu ( sample depth) từ 4,5mm đến 8,0mm, đo ICP-MS dung dịch pha ta đợc số liệu dới đây: Bảng30: Khảo sát chiỊu s©u mÉu ChiỊu s©u mÉu 4,50 5,00 5,50 6,50 7,00 7,50 8,00 Sè ®Õm Th 5984 9081 16543 21392 21588 19241 10058 Sè ®Õm U 3880 6134 8722 8638 7809 5747 5197 Nhận xét: Qua khảo sát thấy với chiều sâu mẫu 6,5 mm cờng ®é cđa U vµ Th lµ lín nhÊt KÕt ln: Qua khảo sát ta thấy điều kiện tối u để xác định đồng thời U, Th mẫu là: chiều sâu mẫu 6,5mm, công suất plasma 1420W tốc độ khí mang 1,35l/ph 4.2 Khảo sát ảnh hởng nguyên tố hàm lợng lớn ĐếN VIệC XáC ĐịNH u, th dung dịch thải lỏng 22 Để xác định dung dịch thải lỏng trình xử lý quặng nguyên tố lại với hàm lợng lớn gây ảnh hởng đến việc xác định U, Th dung dich, đà phân tích bán định lợng số mẫu nớc thải Sau kết phân tích Bảng 31: Kết phân tích bán định lợng số mẫu nớc thải Stt Nguyên tố Hàm lợng (ppm) Na 8,30 Al 4,25 K 12,60 Ca 16,34 Fe 10,36 Zn 2,40 Zr 7,59 Thêm vào dung dịch chứa 1ppb U, Th nguyên tố có hàm lợng nh bảng dới đây: Bảng 32: Khảo sát ảnh hởng nguyên tố có hàm lợng lớn đến việc xác định U, Th dung dịch Nồng độ ( x10-3 mg/l ) Nguyên tố Dung dịch Dung dịch Dung dÞch Dung dÞch 1 1 Th 1 1 U Na 5000 10000 20000 Al 2500 5000 10000 K 5000 10000 20000 Ca 7500 15000 30000 Fe 5000 10000 20000 Zn 5000 10000 20000 Zr 3000 6000 12000 Đo ICP-MS dung dịch pha ta đợc số liệu dới đây: Bảng 33: Kết khảo sát ảnh hởng nguyên tố có hàm lợng lớn đến việc xác định U, Th dung dÞch Dung dÞch Dung dÞch Dung dÞch Dung dịch Số đếm Th 14675 14872 13511 12982 Số đếm U 47484 48122 47542 49480 Từ kết khảo sát ta nhận thấy có mặt nguyên tố hàm lợng lớn Na, Ca, Al, Zn , Fe không ảnh hởng đến xác định U , Th dung dịch Bảng 34: Kết phân tích định lợng mẫu nớc thải đầu vào b»ng ICP-MS STT Nguyªn tố Hàm lợng ( ppb) Li 4,77 Be 1,12 B 0,004 Na 400,3 Mg 869,3 Al 5204 Nguyên tố Hàm l−ỵng ( ppb) Cu 5,04 Zn 787,9 15 As 37,35 16 Sr 119,8 17 Cd 26,46 18 Pb 14,79 STT 13 14 23 10 11 12 Sc Ti 32,29 Cr 6,94 Fe 11500 Co 7,91 Hg 35,84 20 110,8 V 19 2,14 Mo 7,153 Ni 20,27 W 0.081 Th 76,51 U 1848 21 22 23 24 Kết nghiên cứu thảo luận 5.1 Một số kết phân tích xác định CáC NHÂN PHóNG Xạ TRONG CáC B THảI Từ CÔNG NGHệ Xử Lý QUặNG 5.1.1 -Kết phân tích so sánh U, Th mẫu quặng Urani Bảng 35 Kết phân tích so sánh U, Th mẫu quặng Urani Ký hiệu mẫu U(Bq/kg) Th(Bq/kg) Huúnh quang CPH1 CPH2 CPH3 BPH1 BPH2 BPH3 PH1 PH2 PH3 ICP Gamma Huúnh quang ICP Gamma 7694,05 7587,45 7652,38 8422,7 8368,61 8475,62 1605,5 1485,67 1526,38 7731,1 7632,11 7568,76 8509,15 8615,02 8389,76 1678,05 1385,87 1497,64 7817,55 7629,25 7592,46 8336,25 8527,59 8513,63 1778,4 1521,65 1626,76 60,9 65,47 58,24 73,08 78,63 74,52 52,78 65,38 58,04 64,96 71,42 63,78 89,32 81,25 68,79 69,02 58,75 54,72 89,32 74,41 60,15 97,44 88,66 74,45 73,08 69,53 50,64 Bảng 36 Kết phân tích nhân phóng xạ mẫu quặng Urani Stt Nhân phóng xạ K-40 Tl-208 Pb-210 Pb-212 Pb-214 Bi-214 Ra-226 Ac-228 Th-234 CPH(Bq/kg) 949 88,96 7501 78,62 7637 7646 7586 89,13 7817 BPH(Bq/kg) 1086 95,25 8045 85,92 8078 8123 826 97,2 8336 PH(Bq/kg) 624 69,26 1654 54,62 1765 1692 1564 73,08 1778 5.1.2 Kết phân tích mẫu quặng uran chuẩn phơng pháp phổ kế gamma Chúng sử dụng đờng cong hiệu suất đà xây dựng để kiểm tra l¹i mÉu chn Urani cÊp Qc gia ký hiƯu UM mẫu chuẩn phóng xạ IAEA nh IAEA-375, IAEA312, IAEA-SL3 Kết phân tích so sánh đợc cho bẳng sau Bảng 37 Kết phân tích mẫu quặng urani chuẩn phơng pháp phổ kế gamma 24 Stt Ký hiÖu mÉu ChuÈn quèc gia UM Chuẩn thứ cấp UM1 Gamma U(Bq/kg) Hàm lợng chuẩn Sai số tuyệt đối Gamma Th(Bq/kg) Hàm lợng chuẩn 59601± 308 59280 321 45,47±4,06 48,72 6360±185 6175 185 73,08±4,87 81,2 Bảng 38: Kết phân tích mẫu chuẩn phóng x¹ cđa IAEA-375, IAEA-312, IAEA-SL3 U(Bq/kg) Th(Bq/kg) Ký hiƯu mÉu Gamma Hàm lợng Sai số Gamma Hàm lợng chuẩn tuyệt ®èi chuÈn IAEA-375 2,02±0,16 1,86 0,16 5,41 5,2 IAEA-SL3 2,14±0,21 2,3 0,16 7,8 7,0 IAEA-312 17,5±1,2 16,5 1,0 86,25 91,4 Sai sè tut ®èi 3,25 8,12 Stt Sai số tuyệt đối 0,21 0,80 5,5 Từ kết phân tích nhận thấy giá trị phân tích giá trị chuẩn tơng đối phù hợp 5.2 Kết phân tích mẫu thải rắn phơng pháp phổ kế gamma Bảng 39 Kết phân tích số mẫu thải phơng pháp phổ kế gamma Stt Nhân phóng Bà thải Bà thải Bà thải Bà thải Bà thải xạ 1(Bq/kg) 2(Bq/kg) (Bq/kg) (Bq/kg) (Bq/kg) K-40 965±46 972±54 1002±49 1215±67 1368±84 Tl-208 99,3±6,5 97,6±7,2 96,7±6,8 106±7,5 101,23±6,8 Pb-212 88,8±5,4 85,32±5,7 89,54±6,2 92,36±7,2 90,54±6,8 Pb-214 7091±362 6953±371 6987±365 7214±373 7411±421 Bi-214 7131±375 7018±353 6892±387 7514±395 7324±426 Ac-228 97,1±5,3 102,1±6,3 93,5±6,5 78,8±5,4 86,5±7,5 Th-234 1489±102 1236±96 1315±87 1156±92 1245±103 10 Ra-226 7120±384 7058±412 7087±391 8054±425 7638±365 B¶ng 40 Kết phân tích so sánh dung dịch mẫu nớc thải khu vực Láng hạ- Thanh Xuân Ký hiệu mẫu Phơng pháp phổ kế gamma Phơng pháp ICP-MS U (Bq/kg) Th (Bq/kg) U(Bq/kg) Th (Bq/kg) MÉu1 34,95 4,87 37,05± 3,82 6,09± 1,21 MÉu2 31,37 3,81 34,58± 3,65 4,87± 0,85 MÉu 35,57 1,53 38,29± 3,71 1,65 ± 0,23 MÉu 23,65 0,82 26,29± 3,26 0,68 ± 0,12 MÉu 21,55 0,59 18,57± 3,45 0,71 ± 0,12 MÉu 24,87 0,66 21,64 3,24 0,52 0,12 Bảng 41 Kết phân tÝch mÉu thùc tÕ cđa Trung t©m xư lý chÊt thải phóng xạ môi trờng Stt Ký hiệu mẫu U(Bq/l) Th(Bq/l) M1 20,62 4,99 M2 13,83 2,27 M3 7,90 0,56 M4 3,21 VÕt M5 1,00 Vết M6 Vết Vết 5.3 Kết phân tÝch so s¸nh quèc tÕ ( IAEA-CU-2006-03 World-wide open proficiency test on the determination of gamma emitting radionuclides Laboratory No 388) 25 Bảng 42: Kết phân tích so sánh mẫu so sánh quốc tế mẫu đất Analyte Energy IAEA Value Lab Value Precision ( keV) (Bq/kg) (Bq/kg) Mn-54 834,81 A 48 ± 0,98 56,71 ±1,22 Co-60 1332,51 A 56,1± 1,37 56,67 ±1,29 Zn-65 1115,52 A 77,6 ±2,54 78,57 ±1,40 Cd-109 88,04 A 177,6 ±8,4 261,50±18,26 Cs-134 604,66 A 64,2 ±1,87 62,57±1,62 Cs-137 661,62 A 52,6 ±1,08 57,51± 1,36 Am-241 59,54 A 96,6± 2,87 88,65± 7,13 B¶ng 43: KÕt phân tích so sánh mẫu so sánh quốc tế trªn mÉu n−íc Analyte Energy IAEA Value Lab Value Precision ( keV) (Bq/kg) (Bq/kg) Mn-54 834,81 A 4,89±0,017 4,96±0,42 Co-60 1332,51 A 5,8±0,04 6,26±0,12 Zn-65 1115,52 A 7,27±0,075 6,31±0,25 Cd-109 88,04 N 19,62±0,1 26,15±0,47 Cs-134 604,66 A 13,03±0,1 13,88±0,36 Cs-137 661,62 A 16,72±0,08 18,25±0,64 Am-241 59,54 N 3,66±0,023 4,67±1,32 Final Score N A A N A A A Final Score A W N N A A N Qua viƯc ph©n tích so sánh phơng pháp phân tích với Việc phân tích so sánh với mẫu chuẩn quốc gia phân tích so sánh quốc tế , nhận thấy câc kết tìm đợc tơng đối phù hợp với kết chuẩn b Hoàn thiện quy trình phân tích urani hạt nhân I Nghiên cứu xác định tỷ số O/U Nội dung nghiên cứu Phơng pháp nung xác định tỷ số O/U dựa nguyên tắc nung mẫu UO2 ®iỊu kiƯn oxy hãa ë nhiƯt ®é cao 900oC Khi điều đó, UO2 bị chuyển hoàn toàn thành U3O8 Từ thay đổi khối lợng chuyển dạng, tính đợc tổng lợng urani Từ hàm lợng urani hàm lợng tạp chất tính đợc tỷ số O/U Quá trình phân tích có hai giai đoạn sấy mẫu nung mẫu[20] Giai đoạn sấy phải thu đợc mẫu đảm bảo khô trạng thái hóa trị urani không bị thay đổi, nghĩa phải sấy môi trờng khí trơ Do viên gốm đợc nén dới áp suất cao nên để đảm bảo ẩm lại viên hợp chất dễ bay thoát hết, việc sấy phải tiến hành điều kiện chân không Giai đoạn nung phải đợc tiến hành điều kiện oxy hóa phải tiến hành nung theo giai đoạn với nhiệt độ thời gian khác để đảm bảo mẫu không bị phản ứng (oxy hóa) mạnh gây bắn mẫu nguy hiểm Xuất phát từ nguyên tắc yêu cầu kỹ thuật phơng pháp, nhằm đảm bảo kết thu đợc có độ xác cao, nội dung nghiên cứu gồm vấn đề sau: 2.1 Nghiên cứu điều kiện thời gian sấy mẫu Đề đảm bảo mẫu đợc sấy khô trạng thái hóa trị urani mẫu không bị thay đổi, mẫu nghiên cứu đợc sấy điều kiện môi trờng khí trơ argon 99,999 % áp suất 26 thấp khác khoảng thời gian khác nhiệt độ định (45 oC bột UO2, 150oC viên UO2) Để tạo điều kiên môi trờng khí trơ triệt để, tủ sấy đợc hút chân không tới độ chân không định (từ gọi độ chân không áp suất, áp suất đợc hiểu áp suất âm (-) áp suất áp suất khí đợc quy 0) Sau từ từ dẫn khí trơ vào tủ đến áp suất Tiếp tục làm nh lần Các giá trị áp suất thời gian sấy đợc tóm tắt bảng sau: Bảng 44 giá trị áp suất thời gian khảo sát STT áp suÊt (MPa) Thêi gian sÊy (h) - 0,04 - 0,07 2.2 Nghiên cứu chế độ thêi gian nung oxy hãa ChÕ ®é nung oxy hãa đợc chia làm hai giai đoạn - Giai đoạn nung 500oC thời gian đợc chọn h - Giai đoạn 900oC khoảng thời gian h, h, h cho ®Õn khối lợng không đổi nung thêm Nghiên cứu nhằm tìm đợc khoảng thời gian nung oxy hóa thích hợp để UO2 chuyển hoàn toàn thành U3O8 2.3 Thiết bị dụng cụ 2.3.1 Tủ sấy chân tiêu kỹ thuật sau - áp cho đạt - 0,1 Mpa - Đồng hồ thị áp suất từ đến - 0,1 MPa - Máy hút chân không- Khí argon 99,999 % - Hệ thống làm khô khí argon chứa CaOCl2, Mg(ClO4)2 KhÝ Ar HƯ thèng sÊy mÉu ®iỊu kiƯn môi trờng khí trơ áp suất thấp đợc thể hình Hình 13 : Sơ đồ hệ thống sấy mẫu 27 Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Nghiên cứu điều kiện thời gian sấy mẫu UO2 Khối lợng mẫu ( g) Cân khoảng 0,0001 gam mẫu viên UO2, cho vào tủ sấy, bật máy hút chân không Sau đạt áp suất p = - 0,04 MPa, dừng máy hút chân không, từ từ dẫn khí argon vào đến áp suất p = Tiến hành hút chân không dẫn khí argon vào tủ sấy nh lần Cuối hút chân không đến p = - 0,04 MPa Tiến hành sấy khoảng thời gian 1h 2h, 3h, 4h, 5h 150oC Sau khoảng thời gian Để nguội tủ sấy đến nhiệt độ phòng, từ từ dẫn khí argon vào tủ đến mở đợc cửa tủ sấy Lấy mẫu cho vào bình hút ẩm Để nguội đến nhiệt độ phòng sau cân Các kết nghiên cứu đợc thể hình sau: 10.0000 9.0000 8.0000 7.0000 6.0000 5.0000 4.0000 3.0000 2.0000 1.0000 0.0000 Thêi gian sấy mẫu ( h) Hình 14 Kết khảo s¸t thêi gian sÊy mÉu UO2 ë ¸p suÊt p = - 0,04 MPa Qua kết nghiên cứu cho thấy độ ẩm viên gốm hầu nh không đáng kĨ MÉu tr−íc khÝ sÊy vµ sau sÊy ë khoảng thời gian khác có khối lợng hầu nh không thay đổi Mẫu nghiên cứu đợc sấy điều kiện độ chân không cao (p = -0,07) Quá trình tiến hành thí nghiệm nh mô tả Bảng 45: Kết khảo sát thời gian sấy mẫu ë ¸p suÊt p = - 0,07 MPa Thêi gian sÊy kh«ng ( h) 5,7127 Khèi l−ỵng mÉu sau nung 5,7125 5,7123 5,7122 5,7119 5,7117 Các kết nghiên cứu thời gian sấy mẫu áp suất p = - 0,07 MPa đợc thể hình 10.0000 Lợng mẫu ( g) 9.0000 8.0000 7.0000 6.0000 5.0000 4.0000 3.0000 2.0000 1.0000 0.0000 Thêi gian sÊy mÉu ( h) Hình 15 Kết khảo sát thời gian sấy mÉu UO2 ë ¸p suÊt p = - 0,07 MPa 28 5,7119 Qua kết nghiên cứu cho thÊy sÊy ë ¸p suÊt p = - 0,07 MPa, khối lợng mẫu thay đổi hầu nh không đáng kể Điều chúng tỏ mẫu nghiên cứu có hàm lợng ẩm phần dễ bay nhỏ Để đảm bảo độ tin cậy cho kết phân tích O/U, chọn thời gian sấy mẫu điều kiện sấy mẫu là: - Môi trờng khí trơ Argon có áp suất: p = - 0,07 MPa; Thêi gian sÊy: t = giê 3.2 Nghiªn cøu điều kiện khoảng thời gian nung oxy hóa UO2 Mẫu viên gốm UO2 sau sấy đợc nung oxy hóa theo hai giai đoạn: - Giai đoạn 500oC, thêi gian nung lµ h; - Giai đoạn 900oC, thời gian nung 1h, 2h, 3h Sau khoảng thời gian nung lấy mẫu cho vào bình hút ẩm để nguội đến nhiệt độ phòng cân Bảng 46: Kết khảo sát thêi gian nung oxy hãa UO2 Thêi gian nung ( h) Khèi l−ỵng mÉu sau 5,7154 nung 5,9429 5,9431 5,9431 5,9432 5,9430 Khối lượng (g) 5.95 5.9 5.85 5.8 5.75 5.7 Thời gian nung (h) H×nh 16 Khối lợng mẫu viên gốm UO2 nung oxy hóa thời gian khác Qua kết nghiên cøu cho thÊy sau nung ë 500oC h sau h nung 900oC khối lợng viên gốm tăng lên hầu nh không thay đổi nhiều tiếp tục nung thêm khoảng thời gian đến h Điều chứng tỏ sau h nung 900oC, mẫu viên gốm UO2 hầu nh đà bị chuyển thành U3O8 Để đảm bảo độ xác chọn điều kiện nung oxy hóa nh sau: - Giai đoạn 1: nung 500oC thời gian h; Giai đoạn 2: 900oC gian h Các kết phân tích mẫu thực tế Các kết phân tích mẫu viên gốm UO2 thực tế 29 Bảng 47 Các kết phân tÝch tû sè O/U cđa viªn gèm UO2 STT Ký hiƯu mÉu Ghi chó Tû sè O/U U1 U2 U3 2,0318 2,0355 2,0372 PhÇn KÕt luËn Xuất phát từ nhu cầu nhiệm vụ chuyên môn Viện Xạ Hiếm, từ nhu cầu đơn vị Công nghệ Viện công tác xử lý quặng, công tác kiểm tra chất lợng sản phẩm urani hạt nhân việc đánh giá thải xạ, tiến hành xây dựng đề tài :Nghiên cứu bổ sung qui trình phân tích U, Th, Ra, V, Fe, Ca, Mo hoàn thịên quy trình phân tích urani hạt nhân để xác định tỷ số O/U theo tiêu chuẩn ASTM phục vụ công nghệ chế tạo viên gốm UO2 từ quặng urani Việt nam Đề tài nghiên cứu đà giải đợc vấn đề sau Nghiên cứu xác định U nguyên tố ®i kÌm nh− Ca, Mo, Si, V, Fe, Th quặng urani kỹ thuật huỳnh quang tia X Đà khảo sát việc sử dụng bia thứ cấp Cu, Mo sư dơng èng phãng tia X ®èi víi viƯc kÝch thÝch huúnh quang vµ nhËn thÊy r»ng bia Mo cho hiệu suất phát huỳnh quang tốt nguyên có số Z lớn nh U, Th bia Cu cho hiƯu st ph¸t hnh quang tèt nguyên có số Z nhỏ Đà nghiên cứu thông số máy phát tia X nh điện áp, dòng ống phóng Kết khảo sát cho thÊy sư dơng bia Mo thÕ kÝch thÝch dòng ống phóng 45kV 20 mA, sử dụng bia Cu kích thích dòng ống phóng 45kV 25 mA tốt Đà so sánh phơng pháp chuẩn bị mẫu cho thấy mẫu đợc nén máy nén viên, bề dày mẫu phân tích 1,5 g (0,187 g/cm2 )là thích hợp Thời gian đo mẫu tối u 1200 s Các phơng pháp định lợng nh xây dựng đờng chuẩn , phát xạ truyền qua phơng pháp tham số đà đợc nghiên cứu Các kết khảo sát kết phân tích cho thấy ba phơng pháp áp dụng để phân tích định lợng nguyên tố kèm quặng uran cho kết xác Tuy nhiên phơng pháp tham số đợc sử dụng quy trình phân tích u điểm cần mẫu chuẩn, tính toán đơn giản phạm vi áp dụng rộng Đà nghiên cứu việc sử dụng nguồn phóng xạ Am-241 kích thích nguyên tố U quặng urani Kết khảo sát cho thấy khoảng cách từ bề mặt mẫu tới nguồn 2,2 cm tối u Thời gian đo mẫu 3600 s Đà nghiên cứu phân tích trực tiếp urani dới dạng dung dịch trình hoà tách quặng Các tham số máy phát tia X đợc tối u 40kV 20 mA Các môi trờng đo nh HNO3 NH4OH với nồng độ khác đà đợc khảo sát cho thấy chúng không ảnh hởng lên việc xác định U dung dịch Dựa kết khảo sát đà xây dựng đợc quy trình phân tích xác định U, nguyên tố ®i kÌm qng urani ViƯt nam b»ng kü tht huỳnh quang tia X Độ xác phép xác định đợc đảm bảo qua việc phân tích so sánh với mẫu quặng urani chuẩn quốc gia phân tích so sánh với phơng pháp phân tích khác Quy trình phân tích đợc xây dựng đà góp phần vào việc phân tích U nguyên tố kèm quặng urani, phục vụ cho việc chế tạo viên gốm UO2 từ quặng urani Việt Nam Xác định U, Th nhân phóng xạ khác quặng urani, bà thải rắn lỏng phơng pháp phổ kế gamma 30 Đà tiến hành nghiên cứu chọn vạch lợng đặc trng cho việc xác định trực tiếp U, Th mẫu không cân , vạch lợng đặc trng cho việc xác định gián tiếp U, Th nhân phóng xạ khác điều kiện cân phóng xạ Đà tiến hành khảo sát phơng pháp chuẩn bị mẫu thải rắn thải lỏng, khảo sát trình nhốt mẫu, lựa chọn cấu hình đo thích hợp Đà tiến hành xây dựng đờng cong hiệu suất ghi làm sở cho việc tính toán định lợng nhân phóng xạ cấu hình đo khác nh− 3pi: 180 g, 240 g, 500 ml, 2pi: 200 g, 200 ml, 250 ml, 500 ml Dùa trªn kết khảo sát đà xây dựng đợc quy trình phân tích xác định U, Th nhân phóng xạ khác quặng urani, bà thải rắn lỏng phơng pháp phổ kế gamma Độ xác phép xác định đợc đảm bảo qua việc phân tích so sánh với mẫu quặng Urani chuẩn quốc gia phân tích so sánh với phòng thí nghiệm khác giới Quy trình phân tích đợc xây dựng đà góp phần vào việc phân tích kiểm tra U nhân phóng xạ khác từ công nghệ xử lý quặng góp phần vào việc xử lý quản lý chất thải phóng xạ , phục vụ cho việc chế tạo viên gốm UO2 từ quặng urani Việt Nam Xác định U, Th thải lỏng ICP-MS Đà khảo sát điều kiện tối u cho việc xác định đồng thời U, Th mẫu nhận thấy với chiều sâu mẫu 6,5mm, công suất plasma 1420W, tốc độ khí mang 1,35l/ph ta thu đợc cờng độ lớn Đà khảo sát ảnh hởng nguyên tố hàm lợng lớn nh Na, K, Al , Ca đến việc xác định U, Th dung dịch mẫu Đà khảo sát khoảng tuyến tính cho việc xác định U, Th dung dịch Dựa kết khảo sát đà xây dựng đợc quy trình phân tích xác định U, Th thải lỏng phơng pháp ICP-MS Xác định tỷ số O/U Đà xây dựng, cải tạo hoàn thiện đợc hệ tủ sấy chân không để phục vụ cho việc xác định tỷ số O/U Đà nghiên cứu điều kiện áp suất p= -0,04 MPa vµ p= -0,07 MPa vµ thêi gian sấy mẫu UO2 khác từ h trở lên ®Õn ,3 , h, KÕt qu¶ kh¶o sát cho thấy để đảm bảo độ tin cậy cho kết phân tích O/U, thời gian sấy mẫu điều kiện sấy mẫu là: môi trờng khí trơ Argon có áp suất: p = - 0,07 MPa Thời gian sấy: t = Đà nghiên cứu điều kiện khoảng thời gian nung oxy hóa UO2 vµ nhËn thÊy r»ng : víi viƯc nung lµm giai đoạn : giai đoạn 1: nung 500 0C thời gian h; giai đoạn 2: 9000C thời gian h đảm bảo bảo việc chuyển hoá hoàn toàn thành U3O8 Đà tiến hành xây dựng quy trình phân tích O/U theo tiêu chuẩn ASTM Việc hoàn thiện quy trình phân tích tỷ số O/U đà góp phần không nhỏ vào việc hoàn thiện nốt quy trình phân tích urani hạt nhân , phục vụ cho việc chế tạo viên gốm UO2 từ quặng urani Việt Nam Tài liệu tham khảo [1] Bảng thống kê đề tài nghiên cứu khoa học Viện Năng lợng Nguyên tử Việt nam từ 1985 đến 2002 [2] Luận khả nội địa hoá phần công nghệ sản xuất nhiên liệu hạt nhân sách sử dung nhiên liệu Đề tài KHCN 09.04.04 chủ nhiệm PGS-TS Thái Bá Cầu [3] Các nghiên cứu phân tích liên quan đến công nghệ sản xuất nhiên liệu hạt nhân , vấn đề cần nghiên cứu triển khai giai đoạn tới Báo cáo tổng kết 2005.PGS-TS Huỳnh Văn Trung [4] Ron Jenkins , X-ray Fluorescence Spectrometry.John Wiley &Son , Ed 1988 [5] IAEA- TECDOC-950, Sampling, storage and sample preparation procedures for X-ray fluorescence analysis of environmental material IAEA June 1997 31 [6] IAEA QXAS Quantitative X-ray Analysis System Ver1.2(1995-1996) [7] Rene E.Van Grieken, Andrzei A.Markowicz Handbook of X-ray Spectrometry Second edition.2002 [8] Bertin Eugene P Principles and practice of X-ray spectrometry analysis 2nd edition, 1975 [9] Peter M Van Dyck and Rene E Van Grieken , Absorption Coreection via Scattered Radiation in EDXRF analysis for Samples of Variable Composition and Thickness, Anal Chem(1980) 1859 [10] R Tertian and F Claisse, Principles of Quantitative X-ray Fluorescence Analysis, Heyden & Son LTD., London-Philadelphia-Rheine(1982) [11] V.Osorio, P.Van Espen, WinAxil Software Package Manual Version 1.4, th¸ng 12/2002 [12] Analytical techniques in uranium exploration and ore processing, Vienna- International Atomic Energy Agency,1992 [13] IAEA-TECDOC-1121, Industrial and environmental application of nuclear analytical techniques Report of workshop, Vienna, September 1998 [14] P.Quittner, Peak Area Determination for Ge (Li) Detector Data, Nuclear Instruments and Methods, 1969 [15] Technical Reports series No-308 :Construction and use of calibration facilities for radiometric field equipment International Atomic energy Agency Vienna, 1989 [16] Nguyễn Hào Quang , Phóng xạ môi trờng, tuyển tập thực hành nâng cao dành cho cán ngành lợng nguyên tử [17] N.Q.Huy, T.V.Luyen , Appllied Radiation and Isotopes 61 (2004) 1419-1424 A method to determine U-238 activity in environmental soil samples by using 63.3- keV – photopeak-gamma HPGe spectrometer [18] Analytical techniqus in uranium exploration and ore processing, Vienna- International Atomic Energy Agency, 1992 [19] ASTM C 1287-03, Standard test methods for determination of impurities in nuclear grade uranium compounds by inductively coupled plasma mass spectrometry, 2003 [20] ASTM C 696- 93 Standard test methods for chemical, mas Spectrometric, and spectrochemical analysis of nuclear-grade uranium dioxit power and pellets, 1994 [21] ISO 12795:2004 Nuclear fuel technology Uranium dioxide powder and pellets Determination of uranium and oxygen/uranium ratio by gravimetric method with impurity correction [22] ASTM C1430 - 07 Standard Test Method for Determination of Uranium, Oxygen to Uranium (O/U), and Oxygen to Metal (O/M) in Sintered Uranium Dioxide and GadoliniaUranium Dioxide Pellets by Atmospheric Equilibration [23] Spectrophotometric determination of the O/U-ratio of non-stoichiometric uranium oxide, 1432-1130 journal Alnalytical Chemistry,Volume 303, number 1/January,1980 [24] Media B.V., Formerly Kluwer Determination of oxygen to uranium ratio in irradiated uranium dioxide by controlled potential coulometry Academic Publishers B.V,, Volume 220, number 2/January,1997 [25] Coimbatore V Gurumurthy Determination of oxygen-to-metal ratios in metal oxide nuclear fuels volume 23 issue 10 , Pages 725 – 73 [26] KOPAJTIC Z; ROLLIN S, Determination of trace element impurities in nuclear materials by inductively coupled plasma mass spectrometry in a glove-box Journal of analytical atomic spectrometry ISSN 0267-9477 CODEN JASPE2 [27] S Bürger ,L R Riciputi and D A BostickDetermination of impurities in uranium matrices by time-of-flight ICP-MS using matrix-matched method pages 491-505, Chemistry and Materials science [28] Assa d S Al-ammar, F H Ali article: Determination of impurities in nuclear-grade uranium compounds by x-ray fluorescence spectrometry [29] §Ĩ tài CB-98/06 Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích để kiểm tra đánh giá chất lợng sản phẩm trình tinh chế Urani tinh khiết Chu Văn Vĩnh cộng 32 [30] CB/01/03-07 Nghiên cứu áp dụng phơng pháp phân tích có độ nhạy độ chọn lọc cao để xây dựng quy trình phân tích số tạp chất phi kim loại sản phẩm Urani độ cao Chu Văn Vĩnh cộng [31] CB 03/05/00 Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích để kiểm tra đánh giá chất lợng sản phẩm trình tinh chế Urani tinh khiết ( giai đoạn 2) Chu Văn Vĩnh cộng [32] BO/03/03-01 : Nghiên cứu áp dụng phơng pháp khối phổ Plasma cảm ứng ( ICP-MS) phân tích đánh giá môi trờng nớc kiểm tra chất lợng Urani hạt nhân Nguyễn Xuân Chiến cộng 33 ... urani hạt nhân để xác định tỷ số O/ U theo ti? ?u chuẩn ASTM phục vụ công nghệ chế t? ?o viên gốm UO2 từ quặng urani Việt nam Mục ti? ?u đề tài bổ sung số quy trình phân tích nh đánh giá hàm lợng quặng. .. số O/ U theo ti? ?u chuẩn ASTM phục vụ công nghệ chế t? ?o viên gốm UO2 từ quặng urani Việt nam Phần 2: lý thuyết tổng quan I Tình hình phân tích quặng xạ , nguyên vật li? ?u hạt nhân nớc Việc phân tích. .. gốm UO2 Hoàn thiện quy trình xác định tỷ số O/ U phơng pháp nung có hi? ?u chỉnh tạp chất theo ti? ?u chuẩn ASTM Trớc việc xác định nguyên tố hoá học quặng đ? ?u v? ?o làm sở cho việc định hớng công nghệ