1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，中国科学院环境光学与技术重点实验室，安徽 合肥 230031
3 珠海广睿汇利发展有限公司，广东 珠海 519000
4 合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009
5 四川省辐射环境管理监测中心站，四川 成都 610000
放射性核素进入水环境所导致的水体污染问题一直备受关注。水体放射性核素毒性的现场快速检测是当今环境领域面临的重要挑战。针对此问题，将蛋白核小球藻作为受试生物，以三种典型放射性核素锶（90Sr）、铯（137Cs）和钴（60Co）为研究对象，利用荧光动力学方法，研究了快速叶绿素荧光诱导动力学（OJIP）曲线及最大光化学量子产率（Fv/Fm，Fv是可变荧光，Fm是最大荧光）和光合性能参数（PIABS）对90Sr、137Cs和60Co三种放射性核素在180 min短期胁迫下的响应规律与特性，从而明确了藻类荧光动力学技术应用于水体放射性核素毒性现场快速检测的可行性。此外，通过Fv/Fm与PIABS对三种放射性核素响应性能的对比，进一步优选出可用于放射性核素毒性灵敏检测的最佳光合荧光参数。结果表明：在暴露180 min以内，90Sr、137Cs和60Co三种放射性核素均会破坏蛋白核小球藻的光合系统，引起OJIP曲线的显著变化，表明微藻荧光动力学方法能够用于水体放射性核素毒性的快速检测；Fv/Fm和PIABS对三种放射性核素的响应均具有活度浓度依赖性和时间依赖性，表明基于微藻荧光动力学方法所获取的Fv/Fm和PIABS均可作为毒性响应参数用于放射性核素毒性的检测和评估；根据基于Fv/Fm和PIABS所获取的三种放射性核素的20%效应浓度（EC20）和50%效应浓度（EC50）对比可知，PIABS相较于Fv/Fm对放射性核素毒性具有更灵敏的响应特性，因此PIABS是基于藻类荧光动力学技术实现水体放射性核素快速检测的最佳毒性响应参数。本研究为水体中放射性核素毒性的现场快速检测提供了重要的方法基础。
荧光动力学 放射性核素 微藻 光合荧光参数 毒性检测
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(4): 040601
1 中国原子能科学研究院 北京 102413
2 中国计量科学研究院 北京 100029
为准确测量55Fe核素活度，本研究采用液闪三双符合比（Triple-to-double Coincidence Ratio，TDCR）方法，首先根据55Fe的核衰变与原子壳层数据，应用随机原子重排模型计算得到55Fe在闪烁液中的电子沉积谱，其次基于自由参数模型计算单能电子在液闪中的计数效率，然后对所有沉积电子的效率进行求和得到55Fe的总效率曲线，最后通过实验测量TDCR值，并结合总效率曲线导出实验计数效率，从而实现55Fe活度的绝对测量。实验观测到光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）量子效率非对称效应，各样品的修正因子在1.001~1.005之间。55Fe比活度测量结果为94.15 kBq?g-1，相对标准不确定度为0.45%。结果表明：液闪TDCR方法测量55Fe可得到较低的相对标准不确定度。液体闪烁计数器对55Fe具有较高的探测效率，两管符合逻辑相加效率达到63%以上。考虑PMT量子效率非对称修正后，得到了更一致的结果。
放射性核素计量 55Fe 液体闪烁计数 液闪三双符合比 Radionuclide metrology 55Fe Liquid scintillation counting Triple-to-double coincidence ratio (TDCR)
1 火箭军工程大学 核工程学院, 西安 710025
2 烟台大学 环境与材料工程学院, 烟台 264005
3 苏州大学 放射医学及交叉学科研究院, 苏州 215123
137Cs主要来源于核**试验和核电站产生的放射性废物, 具有高溶解度和高迁移率的特点, 因此从放射性废液中有效去除 137Cs是一项长期的挑战。本研究通过溶剂热法合成了一种二维层状阴离子骨架材料SZ-6, 并对其吸附性能进行了系统的研究。利用单晶衍射仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对SZ-6的结构、形貌和稳定性进行了表征与测试。采用批实验研究了水溶液中Cs +的吸附行为。结果表明: 在浓度为10 mg/L的Cs +溶液中, SZ-6的吸附动力学可在5 min内达到平衡, 是目前去除Cs +最快的吸附剂材料之一; SZ-6在pH4~12范围内表现出良好的去除能力; 在过量Na +、K +、Ca 2+竞争阳离子存在的情况下仍具有较好的选择性。
金属有机框架材料 放射性核素 吸附 动力学 Metal Organic Frameworks radionuclide 137Cs 137Cs adsorption kinetics
College of Environmental Science and Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China
核能利用的过程中, 从铀矿开采、核燃料加工、核能发电到乏燃料后处理, 会产生大量放射性废物, 部分放射性核素会不可避免的释放到环境中, 对环境和人类健康造成重大危害。放射性核素的高效去除是核电健康发展的重要关键科学问题之一。近年来, 高化学稳定性、具有大量功能基团而且结构可调的多孔金属有机骨架材料(MOFs)在放射性污染治理方面受到国内外同行的高度关注。本文系统地介绍了MOFs及MOFs复合材料在放射性核素吸附去除方面的研究进展, 通过宏观吸附、模型分析、先进光谱表征和理论计算四个方面描述放射性核素与MOFs材料的界面作用机理, 并对MOFs材料的吸附性能与其它材料进行对比, 评价MOFs材料在放射性污染治理中的应用前景。
metal-organic frameworks (MOFs) radionuclides adsorption analytical characterization interaction mechanism review 金属有机骨架材料 放射性核素 吸附 分析表征 作用机理 综述
西北大学信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127
切伦科夫荧光成像因具有临床上广泛可用的放射性核素探针而成为近年来光学分子影像领域的研究热点,但放射性核素在衰变过程中产生的大量高能射线会造成采集到的切伦科夫荧光图像上存在大量脉冲噪声,严重影响基于切伦科夫荧光图像的定量分析和后续的三维重建等。为了尽可能降低上述噪声,提出了一种结合模糊局部信息C-均值聚类算法和整体变分模型的切伦科夫荧光图像去噪算法。数值仿真、物理仿体以及真实动物实验结果表明:与现阶段广泛使用的中值滤波算法相比,所提去噪算法能够在有效去除噪声的同时保留切伦科夫荧光光源部位的形状细节。
图像处理 去噪方法 模糊C均值聚类算法 切伦科夫荧光成像 放射性核素成像 光学学报
2018, 38(10): 1017001
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621999
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
为实现14 MeV D-T中子源旋转靶活化特性计算与分析，首次采用一种新的技术途径，将自主研发的活化程序BURNDOT与蒙特卡罗自动建模系统MCAM、蒙特卡罗粒子输运程序MCNP相结合，通过中子输运、材料活化、光子输运模拟计算的耦合，考察了材质、栅元、主要活化核素对靶室活化特性的影响。结果表明，约以辐照后68 h为界，材料铜、316不锈钢先后作为旋转靶室活度的主要贡献者，前者其产生的缓发γ剂量因62Cu,64Cu核素的存在而达到活化剂量最大值，后者因有长半衰期核素55Fe,57Co,54Mn等的存在，但其产生的剂量率值低于安全限值10 μSv/h。采用新方法的计算结果与采用欧洲活化程序FISPACT-2007的计算结果符合较好。
旋转靶室 放射性活度 放射性核素 剂量率 BURNDOT BURNDOT rotary target chamber radioactivity radioactive nuclide dose rate 强激光与粒子束
2018, 30(9): 096002
1 西南科技大学环境与资源学院, 四川 绵阳 621010
2 固体废物处理与资源化教育部重点实验室, 四川 绵阳 621010
3 西南科技大学生命科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
4 西南科技大学国防科技学院, 四川 绵阳 621010
5 中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
采用耐辐射奇球菌活体为生物吸附剂,进行了对水溶液中放射性核素铀的批量吸附实验.主要研究了溶液pH、初始铀浓度对吸附放射性核素铀效果的影响,并通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)等手段分析了其吸附机理.结果表明:在pH 5,c0=100 mg·L-1时其吸附效果最佳,而最大饱和吸附量qmax为240 mgU·g-1.结合扫描电镜与能谱分析结果认为,耐辐射奇球菌表面附着了大量的含铀片状结晶物,并且其吸附过程主要以离子交换或表面络合的方式吸附铀.比较吸附铀前后菌体红外光谱图和红外分峰图发现,耐辐射奇球菌吸附铀后的整体谱形有了一定的变化,特别是蛋白质中酰胺基团、羟基、羧基以及磷酸基团等活性基团可能参与了吸附过程,并且在906 cm-1处出现了一个新的峰,此峰为UO2+2的伸缩振动峰.可见,利用具有抗辐射特性的耐辐射奇球菌为生物吸附剂,以期在放射性环境中对放射性核素铀的吸附具有一定的潜在途径。
耐辐射奇球菌 活菌体 放射性核素铀 吸附机理 红外分峰 Deinococcus radiodurans Living bacteria Radionuclide uranium Biosorption mechanism FTIR fitting 光谱学与光谱分析
2015, 35(4): 1010
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 中子物理学重点实验室, 四川 绵阳 621900
当密封Cf源寿命超过20年后,其他同位素和子体核素尤其Cf-250和Cm-248的贡献不断增大,使得Cf源中子发射率不能简单按照Cf-252半衰期进行估算。基于Cf源中同位素及其子体核素的衰变和自发裂变规律,提出了一种测定密封Cf源中Cf-252和Cf-250成分的方法,达到快速估算寿命超过20年的Cf源中子发射率的目的。采用长计数器相对测量得到一个使用近30年Cf源在某一时刻的中子发射率,确定了该源初始时刻Cf-252和Cf-250原子核数分别为4.452×1016和7.746×1015,据此给出了Cf源的中子发射率随时间的变化关系。同时在另外两个时刻的推算结果与长计数器测量结果符合得非常好,相对偏差小于0.3%,进一步验证了该方法的可靠性。此外还对Cf-252,Cf-250和Cm-248对中子发射率的贡献与中子源寿命的关系进行了分析,结果表明当Cf源寿命达到30年时,Cf-252对总中子发射率的贡献已经降至67.65%,而Cf-250和Cm-248的贡献已经达到29.32%和2.94%。
放射性核素中子源 中子发射率 自发裂变 长计数器 radionuclide neutron source neutron emission rate spontaneous fission the long counter 强激光与粒子束
2015, 27(12): 124007
1 核资源与环境教育部重点实验室（东华理工大学）， 江西 南昌330013
2 东华理工大学地球科学与测绘工程学院， 江西 抚州344000
3 中国农业大学资源与环境学院， 北京100094
文章对比分析研究了江西相山铀矿区和非铀矿区稻谷中天然放射性核素U和Th的含量特征。 样品分别采自江西省相山铀矿区及远离铀矿区的抚州市郊丘陵水稻种植区。 结果表明相山铀矿区稻谷中天然放射性核素U的含量显著高于非铀矿区的稻谷， 铀矿区内稻谷中放射性核素U含量平均值是非铀矿区的5.30倍； 但铀矿区内稻谷中放射性核素Th的含量却较非铀矿区稻谷含量低， 仅为其Th含量的50%。 另外， 相山铀矿区内稻谷中放射性核素U和Th之间存在较为显著的线性关系， 稻谷中放射性核素Th的含量随U含量的增加而升高。 铀矿区内稻谷中放射性核素U含量显著高于非铀矿区的原因还有待于进一步深入研究， 然而加强该领域的研究对于保证我国区域稻谷质量和食品安全是非常重要和有意义的。
铀矿区 稻谷 天然放射性核素 食品安全 Paddy ICP-MA/ICP-AES Natural radioactive nuclides Uranium deposit area Food security 光谱学与光谱分析
2009, 29(7): 1972
