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铀尾矿中放射性核素的迁移研究曾文淇【摘要】铀,一种天然存在的重金属,在环境中以各种化学形式存在.自从1789年被发现以来,它一直引起人们的兴趣,因为它可应用于生产核能.随着人口飞增和经济的不断发展,目前世界上已有多个国家和地区建有核电站.铀尾矿的露天堆放会使其中的放射性元素(U、Th等)与毒害金属元素会被淋洗出来.放射性核素的迁移是指放射性物质或放射性废物中的放射性核素从其本身及包装体向外的移动.本文旨在论述铀尾矿中放射性核素迁移的机理以及总结几种常见的研究方法,对国内外一些研究进展进行一个较全面的介绍总结.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P42-45)【关键词】铀尾矿;放射性核素;核素迁移【作者】曾文淇【作者单位】东华理工大学水资源与环境工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文随着人口的快速增长和经济的飞速发展，人类对能源的需要也随之大量增加。
化石燃料不可再生而且带来了大量污染，急需要开发更多的新型清洁能源。
目前世界上已有多个国家和地区建有核电站[1-2]。
放射性核素的迁移是指放射性物质或放射性废物中的放射性核素从其本身及包装体向外的移动。
放射性核素迁移的研究是环境保护最关切的中心课题，它的主要任务是研究各种放射性核素在工程材料、地质层等屏障材料中的吸附、滞留、扩散，以及在地下水中的输运行为，为处理放射性事故和处置放射性废物的永久性场所的选址、设计和建造，提供重要依据和评估。
我国现有的铀尾矿放射性元素综合研究中，主要集中于放射性环境水平、辐射剂量的调查和评价及治理对策的研究，而对铀尾矿库以及放射性元素在环境中的迁移、扩散、溶剂热/吸附规律研究较少。
此外相对于一些西方发达国家，我国对铀尾矿的研究相对落后[3-5]。
2.1 关键核素和污染物核素迁移研究中，需要考虑放射性核素的毒性、半衰期、含量大小、对固化体性能影响、物理化学性质及其化化反应等因素。
《核安全综合知识》z常用的核辐射类型及特征（3）{β粒子来源于原子核的β衰变，衰变有三种类型：β-衰变、β+衰变和轨道电子俘获EC。
β-衰变、β+衰变中发射的电子或正电子的能量是连续的，从0到极大值Eβ,max 都有，图1-7表示了β-衰变中发射电子能量分布，对应某核素的电子的最大动能Eβ,max是确定的。
3. X射线和γ射线都是一定能量范围的电磁辐射，又称光子辐射。
光子静止质量为0，不带任何电荷。
单个光子的能量与辐射的频率ν成正比，即, E=h ν，h为普朗克常数，它的数值等于6.626×10-34J·s。
{每一个光子的能量都是确定的，任何光子在真空中的速度都是相同的，即为光速C(3×108m/s)。
{X射线和γ射线的唯一区别是起源不同。
从原子来说X射线来源于核外电子的跃迁, 而γ射线来源于原子核本身高激发态向低激发态（或基态）的跃迁或粒子的湮灭辐射。
《核安全综合知识》（2）康普顿效应入射γ光子同原子中外层电子发生碰撞，入射光子仅有一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子；而光子能量减小，变成新光子，叫做散射光子，运动方向发生变化，这一过程叫康普顿散射或效应。
hν和hν’分别为入射光子和散射光子的能量；θ为散射光子和入射光子间的夹角，Φ称做散射角，为反冲电子的反冲角。
反冲电子具有一定动能，等于入射γ光子和散射γ子光子能量之差。
反冲电子在物质中会继续产生电离和激发等过程，对物质发生作用和影响；散射光子有的可能从物质中逃走，有的留在物质中再发生光电效应或康普顿效应，最终一部分被物质吸收，一部分逃逸出去（3）电子对效应当一定能量的γ光子进入物质时，γ光子在原子核库仑场作用下会转化为一对正负电子，这一现象称做电子对效应。
电子对效应发生是有条件的。
在原子核库仑场中，只有当入射γ光子的能量≥1.02MeV时才有可能。
入射光子的能量首先用于转化为正负电子对的静止能量(0.51MeV + 0.51MeV = 1.02MeV)，剩下部分赋予正负电子的动能。
2023届湖南省衡阳市高三下学期第二次联考（二模）物理试题一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题“5G改变社会，6G改变世界”，近年来，我们见证了电磁波不同频段应用的快速发展．5G所用的电磁波频率一般在24G Hz到100G Hz之间，6G将使用频率在100G Hz到10000G Hz之间的电磁波；是一个频率比5G高出许多的频段。
下列相关说法正确的是（）A．5G电磁波光子能量较大B．5G电磁波光子动量较大C．6G电磁波更容易使金属发生光电效应D．6G电磁波遇到障碍物更容易衍射第(2)题在双缝干涉实验中，实验装置如图所示，图中①②③④⑤依次是是光源、滤光片、单缝、双缝、光屏．调整实验装置中的双缝，使两狭缝间的距离增大，则在光屏上看到的条纹（）A．条纹条数变少B．条纹间距不变C．条纹间距变大D．条纹间距变小第(3)题在天体核合成的过程中会经历两个反应，反应一：两个粒子可以形成，反应二：再俘获一个粒子就变成，两个反应均释放能量。
以上为天体中著名的过程，关于过程，下列说法正确的是（ ）A．反应二中是B．过程为裂变反应C．反应二中的比结合能大于X的比结合能D．反应一中两个粒子的结合能小于的结合能第(4)题下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238必定有5个发生衰变B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能C．图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的关系图，则a光频率最高第(5)题如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q（图中未画出），O、A、B为轴上三点。
放在A、B两点的试探电荷受到的静电力与其所带电荷量的关系如图乙所示。
以x轴的正方向为静电力的正方向，则（ ）A．点电荷Q一定为正电荷B．点电荷Q在A、B之间C．点电荷Q在A、O之间D．A点的电场强度大小为第(6)题宇航员在“天宫课堂”中演示毛细现象时，稳定后三根管中液面（忽略液面形状）的高度是下图中的（ ）A．B．C．D．第(7)题两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的A、B两点，两点电荷连线上各点电势φ随坐标x变化的关系如图所示，其中P点电势最高，且AP<PB。
第十二章物质的微观结构参考资料1．电子的发现对原子内部结构的认识是20世纪最伟大的发现之一，这是从1897年英国物理学家J．J．汤姆孙发现电子开始的。
电子的发现是与阴极射线的实验研究联系在一起的，而阴极射线的发现和研究又是从真空管放电现象开始的。
早在1858年，德国物理学家普吕克在利用放电管研究气体放电时就发现了阴极射线。
普吕克利用真空泵，发现随着玻璃管内空气稀薄到一定程度时，管内放电逐渐消失，这时在阴极对面的玻璃管壁上出现了绿色荧光。
当改变管外所加的磁场时，荧光的位置也会发生变化。
可见，这种荧光是从阴极所发出的射线撞击玻璃管壁所产生的。
阴极射线究竟是什么呢？在19世纪30年代，许多物理学家投入了研究。
当时英国物理学家克鲁克斯等人已经根据阴极射线在磁场中偏转的事实，提出阴极射线是带负电的微粒，并根据偏转角度算出阴极射线粒子的比荷（em），要比氢离子的比荷大1 000倍之多。
当时，赫兹和他的学生勒纳德在阴极射线管中加了一个垂直于阴极射线的电场，企图观察它在电场中的偏转，为此他们认为阴极射线不带电。
实际上当时是由于真空度还不高，建立不起静电场。
J．J．汤姆孙设计了新的阴极射线管（图1），在电场作用下由阴极C发出的阴极射线，通过A和B聚焦，从另一对电极D和E间的电场中穿过。
右侧管壁上贴有供测量偏转用的标尺。
他重复了赫兹的电场偏转实验，开始也没有看见任何偏转。
但他分析了不发生偏转的原因可能是电场建立不起来。
于是，他利用当时最先进的真空技术获得高真空，终于使阴极射线在电场中发生了稳定的偏转，根据偏转方向可明确判断阴极射线是带负电的粒子。
他还在管外加上了一个与电场和射线速度方向都垂直的磁场（此磁场由管外线圈产生），当电场力eE与磁场的洛伦兹力evB相等时，可以使射线不发生偏转而打到管壁中央。
经推算可知，阴极射线粒子的比荷em≈1011C/kg。
通过进一步的实验，汤姆孙发现用不同的物质材料或改变管内气体种类，测得射线粒子的比荷em保持不变，可见这种粒子是各种材料中的普适成分。
课堂上讲过的题目11-1. 已知堆芯平均宏观裂变截面∑f=0.085 [cm-1]，平均热中子密度n=8⨯107 [cm-3]，平均热中子速度v=2.5⨯103 [m/sec]，取每次裂变释放、并可回收的能量E f=200[MeV]（1[MeV]=1.602⨯10-13 [J]）。
试求：（1）堆芯内每秒每立方厘米的裂变次数；（2）堆芯平均体积释热率[W/cm3]。
【解答】：（1）堆芯平均热中子通量密度：φ=nv=8⨯107⨯2500⨯102 = 2⨯1013 [cm-2⋅sec-1]每秒每立方厘米的裂变次数即为裂变反应率：R f =∑f φ=0.085⨯2⨯1013=1.7⨯1012[cm-3⋅sec-1]（2）已知：E f=200[MeV]=200[MeV]⨯{1. 602⨯10-13[J/MeV]}=3.204⨯10-11[J]体积释热率=R f E f=1.7⨯1012⨯3.204⨯10-11=54.468[W/cm3]1-2.【例题】：在一个运行着的反应堆堆芯中，一个热中子即将与一个铀-238核相互作用。
以下哪一种情形最有可能发生作用，并且将怎样影响堆芯的k eff？A．该中子将被散射，因此使k eff不变。
B．中子将被吸收，而238U核将裂变，因此使k eff减小。
C．中子将被吸收，而238U核将裂变，因此使k eff增大。
D．中子将被吸收，而238U核将进行放射性衰变，生成239Pu，因此使k eff 增大。
【答案】：[A]。
【解答】：∙∵只有能量高于1.1MeV的中子才能引起238U核的裂变（低于此能量裂变截面极小），∴对于一个热中子来说，B、C两种情况可以排除。
∙由238U的微观截面图可知：热中子与238U核的弹性散射截面σ弹性（情况A）与俘获截面σ俘获（情况D）相比较，σ弹性>σ俘获。
∙∴选A项。
1-3．【例题1】：某热中子反应堆处在临界状态，每次裂变产生的中子数ν 2.43。
辽宁省沈阳市郊联体2024年9月高三联考化学本试卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量：H-1B-11C-12N-14O-16S-32Ti-48Zn-65Ba-137一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．“新质生产力”的概念中，“新”的核心在于科技创新。
下列有关说法正确的是（）A ．利用2CO 合成高级脂肪酸的甘油酯，实现无机小分子向有机高分子的转化B ．光学谐振器中使用的碳纳米管与金刚石、60C 互为同素异形体C ．石墨烯粉体可用于制作高性能涂料，石墨烯属于不饱和有机物D ．我国研发的小型核反应堆“玲龙一号”以235U 为核燃料，235U 与238U 化学性质不同2．下列化学用语表示正确的是（）A ．H 元素的三种核素：12H 、22H 、32HB ．用电子式表示KCl 的形成过程：C ．甲烷的空间填充模型：D ．的命名：2-甲基丁烯3．实验室中进行从薄荷草中提取“薄荷油”的实验时，下列仪器或装置不能达到实验目的是（）A ．捣碎薄荷草B ．利用4CCl 浸出C ．去除植物残渣D ．蒸馏浸出液得薄荷油4．通过加热反应实现的以镁元素为核心的物质转化关系如图。
下列说法错误的是（）A ．物质a 、b 均为电解质，且b 为强电解质B ．物质b 与CuO 的反应中，b 作还原剂C ．利用NaOH 溶液和红色石蕊试纸可检验4NH +D ．()Mg OH Cl 既含离子键又含极性共价键5．工业上利用2SO 还原制备碲（Te ）的反应为42224TeCl 2SO 4H O Te 2H SO 4HCl ++=↓++，设A N 为阿伏加德罗常数的值。
铀238与钚239的转化与再转化铀238（U-238）和钚239（Pu-239）是两种重要的核素，它们在核能领域具有重要的应用价值。
本文将探讨铀238与钚239的转化与再转化过程，以及相关的应用和挑战。
一、铀238的转化与再转化铀238是自然界中最常见的铀同位素，占铀矿石中铀的99.3%。
然而，铀238并不是直接可用于核能发电或核武器的核燃料。
为了将铀238转化为可用的核燃料，需要经过一系列的转化和再转化过程。
1.1 铀238的转化铀238可以通过中子俘获反应转化为铀239（U-239），这是一种放射性同位素。
铀239具有较长的半衰期，可以进一步转化为钚239。
1.2 铀238的再转化铀238还可以通过人工转化的方式再转化为铀235（U-235），这是一种重要的核燃料。
铀235具有较短的半衰期，可以用于核能发电和核武器。
二、钚239的转化与再转化钚239是一种重要的核燃料，具有较长的半衰期和高裂变截面。
然而，钚239的产生需要通过铀238的中子俘获反应和再转化过程。
2.1 钚239的转化铀238可以通过中子俘获反应转化为铀239，然后铀239经过一系列的衰变反应转化为钚239。
这个过程需要在核反应堆中进行，通过控制中子通量和反应条件，可以实现钚239的产生。
2.2 钚239的再转化钚239可以通过核裂变反应再转化为其他核素，如铀235和铀238。
这个过程可以在核反应堆中进行，通过控制反应条件和中子通量，可以实现钚239的再转化。
三、应用与挑战铀238与钚239的转化与再转化在核能领域具有重要的应用价值，主要体现在以下几个方面：3.1 核能发电铀235和钚239是目前主要用于核能发电的核燃料。
通过铀238和钚239的转化与再转化，可以获得足够的核燃料供应，支持核能发电的可持续发展。
3.2 核武器钚239是一种重要的核武器材料，通过铀238和钚239的转化与再转化，可以获得足够的核武器材料供应，支持国家的核武器研发和储备。
