上海应用物理研究所是中科院下属的一家以核技术应用为主的研究单位, 自建所到现在已有40多年, 为了解上海应用物理研究所周围土壤中放射性水平, 以所区为中心对周围各个方向上各点分别进行取样, 并进行能谱分析。

1 采样、处理及测量 1.1 采样

分别对上海应用物理研究所边界东、南、西、北及相应方向500m处进行采样, 每个土壤样品采取垂直深10cm的表层土, 除去土壤中石块, 草根等杂物, 将约2kg样品装在双层塑料袋内密封。

1.2 样品处理

样品到实验室后, 置于搪瓷盘中摊开, 于100℃恒温干燥至恒重后, 碾碎过60目筛, 装于直径75mm高70mm的塑料环型测量杯中压实, 使测量杯中土壤样品重量、密度和标准源一致。将样品密封保存3~4周后待测。

1.3 样品测量^[1]

测量所采用的仪器为CANBERRA公司生产的S80系列低本底HpGe反康谱顿γ谱仪, 其能量分辨率(对1.33MeV)为2.0keV, 探测效率(相对“3×3” NaI(Tl))为30%, 峰康比为57(单谱), 单谱积分本底为1.03cps(50 keV~2.5 MeV)。铅室选用CANBERRA公司研制747L型低本底铅室, 内镶10mm钢、100mm铅、0.5mm镉和1.5mm铜。测量所使用的标准源为国防科工委放射性计量一级站研制的U-Th-Ra -K固体混合源。所测量的样品重量、几何尺寸、密度制作成与标准源一致, 采用相对比较法进行测量。

1.4 核素的活度浓度的计算^[2]

选取能量为63.3keVγ射线特征峰来确定²³⁸U(因为92.4 keV、92.8 keV受²²⁸Ac93.4 keV的X射线干扰), 选取²²⁸Ac338.4 keV、911.1 keVγ射线两者的平均值来确定²³²Th, 选²¹⁴Pb295.2 keV、352.0 keVγ射线两者的平均值来确定²²⁶Ra, 选用1 460.8 keVγ射线来确定⁴⁰K(同时扣除²³²Th1 459 keVγ射线干扰)。计算公式如下:

各个参考标准源的刻度系数C_ji:

式中:C_ji—各个参考标准源的刻度系数; A_ji—被测样品第j种核素的第i个特征峰的全能峰面积(计数/秒); A_jib—与A_ji相对应的光峰本底计数率(cps); W—被测样品体积或重量(L或kg); Dj—第j种核素校正到采样时的衰变校正系数。

对于⁴⁰K活度浓度计算, Q_k^′=Q_k-0.076·Q_Th

式中:Q_k^′—扣除²³²Th干扰后⁴⁰K的活度浓度; Q_k—未扣除²³²Th干扰求得的⁴⁰K的活度浓度; Q_Th— ²³²Th的活度浓度

2 结果

利用HpGeγ谱仪测量上海应用物理研究所周围环境土壤中放射性核素的活度浓度, 结果附表 1, 表中分析结果的不确定度均为95.45%的置信水平(2σ)。

3 结论

上海应用物理研究所周围环境土壤中放射性核素的活度浓度均属正常水平, 符合GB18871 -2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》^[3]。