3.5 本章小结与展望

3.5 本章小结与展望

随着中国核能和核技术应用的迅速发展,辐射防护及环境放射性监测的需求日益增长,对环境放射性分析的要求也越来越高。环境放射性分析方法与测量技术正朝着更为准确、灵敏、快速和更高分析量的方向发展,其近期主要进展与今后发展趋势总结如下。

1.准确、灵敏的测量技术

近十年来,高灵敏质谱仪发展迅速,其在分析环境样品中长寿命放射性核素的应用日渐普及,分析灵敏度和准确度也有了大幅提升。小型加速器质谱仪对锕系核素的分析灵敏度甚至已低至10-18g水平。多收集器电感耦合等离子体质谱对同位素比值的测量精度已经与热电离质谱相当。三重串联四极杆质谱仪(ICP-QQQ)能够有效解决环境样品中一些难测(测量程序复杂)核素(239Pu、237Np、236U、129I、226Ra、90Sr、99Tc)分析中所面临的同质异位素、多原子离子及分子离子的干扰问题。同时,使用更灵敏的测量技术,也有助于减少样品用量、简化制样与化学分离纯化流程。另外,TDCR 液闪仪的应用使得液闪计数测量及切连科夫辐射计数测量的猝灭校正更为简便,测量结果也更加准确可靠。这些高灵敏、高准确度测量技术在环境放射性常规分析应用中的推广普及,将促使环境样品放射性测量变得更为准确可靠、便利快捷。

2.快速、高通量的化学分离纯化及制样方法

高选择性、高效的固相萃取树脂的商业化生产,为环境样品中放射性核素的快速分离纯化方法提供了稳定的分析分离材料。基于这些固相萃取树脂,近些年已经研发了大量的快速分离纯化方法,用于常规环境放射性分析中。(12孔或24孔)真空盒系统在固相萃取色层分离中的使用,可有效提高单批次制样量。环境放射性测量中利用同位素示踪剂监测和校正制样过程的化学回收率,可以避免对繁复冗长的化学分离纯化流程必须保证完全化学回收率才能得到准确分析结果的要求,有利于简化分离纯化流程,缩短制样时间。除此以外,利用基于微沉淀法的制样新技术替代传统的电沉积法制备α测量源,可大大缩短制源时间、提高测量源的制样量。快速、大样品量的化学分离纯化与制样方法正在取代耗时冗长的传统方法,融入实验室环境样品放射性核素的标准分析流程中。(https://www.daowen.com)

3.多核素联合分离技术与自动化分离装置

基于离子交换树脂与固相萃取树脂的多核素联合分离技术的使用,能大大减少环境样品中同时分析多种核素的样品使用量,从而有效提高分析效率、降低样品分析成本、缩短分析时间、减少废物生成量。环境放射性分析中自动化分离装置的应用,也能缓解实验室中训练有素的放射分析人员有限的压力。尽管近年来多核素联合分离技术与自动化分离装置的研发已取得了明显的进展,但由于环境样品种类繁多、基质复杂、放射性活度低以及样品用量大,故环境放射性分析及应用仍然面临诸多技术挑战,有待攻克。

4.进样-测量一体化分析装置与在线监测技术

核设施、核电站排放的气态/液态流出物以及一些潜在放射性高污染场所常常需要在线监测系统,实现放射性连续测量,以便及时发现并避免放射性污染与泄露。空气与水体(如海洋)中的放射性污染监测也需要进样-测量一体化分析装置及在线监测技术的应用,以实现气溶胶与水样的连续监测。由于环境中难测的纯α和纯β放射性核素的活度浓度极低,监测分析灵敏度要求高,现有的在线监测技术常常面临取样量大、分析灵敏度不足、准确度及稳定性差等技术难题,急需解决。

总体来说,尽管近些年来环境样品中放射性核素的分离纯化方法与测量技术发展迅速,在准确度、灵敏度及分析速度方面取得了长足的进步,但仍然面临诸多技术挑战。自大气核武器试验停止以来,环境(特别是大气气溶胶和环境水样)中的较短寿命人工放射性核素(如90Sr、137Cs)的活度浓度已显著降低,因而环境示踪研究及应用需要更高的分析灵敏度。同时,核能发展、核技术应用与环境科学研究对环境放射性分析的要求也越来越高。对此,在保证分析准确度的前提下,更为灵敏、快速、便利的环境样品放射性核素分离纯化方法与测量技术的研发及应用,是未来环境放射分析领域的必然方向。