放射化學試題庫及答案

。24966.在放射性元素中，Po有哪三個顯著的特點？在放射性核素中，Po的三個顯著特點是：在溶液中極易被玻璃容器表面吸附，因此需要對玻璃容器表面預(yù)先進行硅烷化處理或敷涂石蠟；很容易水解和形成膠體，因此Po的操作和保存的溶液酸度應(yīng)不小于1mol/L；在空氣中極易反沖，形成放射性氣溶膠，造成工作場所的嚴重污染。25067.99mTc標記的放射性藥物在核醫(yī)學中應(yīng)用非常廣，其主要的優(yōu)點是什么？因為99mTc半衰期短（T1/2=6.02h），γ射線能量適中（Eγ=140keV），其豐富的配位化學非常有利于藥物的設(shè)計和合成，因此被世界核醫(yī)學界公認為是核醫(yī)學的首選核素。25368.簡述錒系元素配合物的四個穩(wěn)定性規(guī)律？對同一錒系元素，配合物的穩(wěn)定性按下列順序遞降：M4+＞MO22+＞M3+＞MO2+對給定的配體，錒系離子的配合物比相應(yīng)的同價鑭系離子的配合物穩(wěn)定性稍大一些?！板H系?；彪x子AnO22+分別比通常的二價和一價主族金屬離子的配位能力強。對給定的配體，同價錒系離子配合物的穩(wěn)定性隨原子序數(shù)增加而增加，但對于AnO22+和AnO2+有例外。69.簡述核電站、研究用反應(yīng)堆、低濃縮鈾、高濃縮鈾、武器級鈾、貧化鈾的豐度范圍核電站使用的核燃料的235U豐度一般為3%～5%。研究用反應(yīng)堆則使用235U豐度12%～19.75%的濃縮鈾。235U豐度＜20%的濃縮鈾稱為低濃縮鈾。235U豐度＞20%的濃縮鈾稱為高濃縮鈾。235U豐度＞90%的濃縮鈾稱為武器級鈾。235U豐度＜0.720%（一般為0.2%～0.3%）的鈾稱為貧化鈾。證實一種元素為新合成元素，需要哪些證據(jù)？確定一種新元素應(yīng)有基本的證明，那就是確定它的原子序數(shù)，而不是確定它的質(zhì)量數(shù)。為新元素提供確鑿的證明，必須具備下列三點之一：（1）化學鑒定是理想的證明（2）X射線（應(yīng)與γ射線區(qū)別）（3）α衰變關(guān)系以及已知質(zhì)量數(shù)的子核的證明，也是可以接受的第十一章詳述核燃料循環(huán)中的幾個主要過程并用圖形描述出來？鈾礦冶將鈾礦石開采出來，經(jīng)粉碎、選礦后用常規(guī)浸出法提取鈾，也可用堆浸、細菌浸出或地下浸出法就地提取鈾。然后經(jīng)過萃取法或離子交換法分離和提純鈾，轉(zhuǎn)化為重鈾酸銨（俗稱黃餅）。通常稱這一鈾礦冶過程為前處理。（2）鈾轉(zhuǎn)化將黃餅轉(zhuǎn)化為六氟化鈾（3）鈾濃縮用氣體擴散法或離心法將235U的豐度由0.741%濃縮到約3%~5%。經(jīng)過濃縮的六氟化鈾送燃料元件工廠，貧化的六氟化鈾將來可加工為快堆燃料，用于生產(chǎn)核能和增殖核燃料。（4）燃料制造將濃縮的六氟化鈾轉(zhuǎn)化為二氧化鈾，單獨或后處理廠來的二氧化钚制成MO2陶瓷燃料元件，裝于鋯合金包殼中，或通過熱交換向外供熱。（5）反應(yīng)堆燃燒將燃料棒插入反應(yīng)堆堆芯，此處235U核裂變并釋放，由冷卻劑將熱量傳送到發(fā)電機組用于發(fā)電，或通過熱交換向外供熱。（6）后處理燃料元件燃耗到一定程度后取出，放置一定時間，玲其中的短半衰期裂變產(chǎn)物衰變掉，或者不經(jīng)任何處理，直接進行地質(zhì)埋葬，次成為一次通過；或者進行后處理，將乏燃料中的鈾和生成的钚提取出來供再利用。（7）高放廢物儲存令其放射性進一步減弱，釋熱率進一步減少4FeSO4+2H2SO4+O2==2Fe2（SO4）3+2H2O地下浸出：地下浸出又叫“化學采礦”或“溶液采礦”。它不經(jīng)過礦石的機械開采，直接將浸出劑自開鑿的注入孔注入地下，通過礦床的滲透與礦石的毛細作用使浸出劑溶液穿透礦體，把礦石中的鈾溶解下來，浸出液由開鑿的回收孔流出。78.乏燃料后處理的主要任務(wù)是什么？297

答：把尚未耗盡的鈾和新生成的钚從乏燃料的復(fù)雜混合物中分離出去，同時，提取一些重要的裂片元素（如137Cs、90Sr、147Pm、和99Tc等）以及超鈾元素（如237Np、241，241Pm和242，244Cm），并對后處理過程產(chǎn)生的大量放射性廢物進行妥善的處理和處置。

79.乏燃料后處理中，對元件冷卻的主要目的是什么？299答：（1）降低元件的放射性強度；（2）減少可裂變物質(zhì)233U和239Pu的損失；（3）保證放射性很強的重同位素237U的衰變。

80.寫出乏燃料元件的去殼和溶解的四個主要化學反應(yīng)式？299-3002Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑;Al+0.85NaOH+1.05NaNO3→NaAlO2+0.9NaAlO2+0.15NH3↑+0.2H2O;3UO2+8HNO3→3UO2(NO3)2+2NO↑+4H2O;UO2+4HNO3→UO2(NO3)2+NO2↑+2H2O

81.簡述PUREX流程的基本原理？300答：基本原理是用TBP作萃取劑，煤油為稀釋劑，硝酸作鹽析劑，利用鈾、钚和裂變產(chǎn)物的不同價態(tài)在有機萃取劑中有不同的分離系數(shù)，將他們一一分離。82.描述PUREXl流程中共去污分離循環(huán)的主要流程并標出價態(tài)的變化？30183.描述PUREXl流程中鈾純化循環(huán)的主要流程并標出價態(tài)的變化？30284.描述PUREXl流程中钚純化循環(huán)的主要流程并標出價態(tài)的變化？302（8）玻璃固化將高放廢物與玻璃原料混合燒結(jié)成玻璃。地質(zhì)處置將玻璃固化后的高放廢物埋葬在特定的地質(zhì)層中，與生物圈隔離。72.列表闡述1GWe核電站使用的核燃料量在每個階段大致為多少（以噸為單位）281？73.鈾礦石在水冶過程中，預(yù)處理包括哪五個主要步驟？每一個步驟的主要目的是什么？282鈾礦石的預(yù)處理包括配礦、破碎、選礦、焙燒和磨礦。預(yù)處理的目的在于使鈾水冶過程中得到的最佳的鈾回收率和最低的費用。配礦是把進廠的各類礦石按一定的比例混合（也可在破碎后配礦），通常是在水冶廠的儲礦系統(tǒng)中進行配礦作業(yè)。破碎的目的是將大塊的礦石（大于400mm）破碎成小塊礦石，為磨礦作準備。焙燒是為了除去礦石中的還原性物質(zhì)，提高有用組分的溶解度，改善礦物浸出性能和利于固液分離。磨礦主要采用濕磨（固液比控制在1:0.4～1:1），這樣既可以改善勞動條件，又可以避免產(chǎn)生放射性粉塵。在磨礦階段，要避免礦石過度磨細，礦粒太細不僅耗能大，固液分離難，而且消耗試劑多，引入的雜質(zhì)也多。74.簡述鈾礦石酸法浸取時的優(yōu)點、浸取劑及主要的化學反應(yīng)？283酸法浸出具有對鈾溶解能力強、反應(yīng)速度快、浸出率高等優(yōu)點，是目前鈾礦石浸出的主要方法。一般都以稀硫酸作浸出劑，它對鈾的浸出率高，價格便宜，對設(shè)備的腐蝕性較小。主要的化學反應(yīng)：UO3＋2H+＝UO22+＋H2OUO22+＋SO42-＝UO2SO4UO2SO4＋SO42-＝UO2(SO4)22-UO2(SO4)22-＋SO42-＝UO2(SO4)34-75.簡述鈾礦石堿法浸取時的優(yōu)點、浸取劑及主要的化學反應(yīng)？優(yōu)點：堿法浸出具有選擇性好，產(chǎn)品較易純化，沉淀時過濾性能好，對設(shè)備腐蝕性小等優(yōu)點。浸取劑：碳酸鈉和碳酸氫鈉化學反應(yīng)：UO3+3CO32-+H2O==UO2（CO3）34-+2OH-pH通?？刂圃?~10.5范圍內(nèi)。如pH<9,浸出速度慢，效率差；Ph>10.5,則OH-與已溶解的UO2(CO3)34-起反應(yīng)，將鈾再次沉淀為鈾酸鈉和重鈾酸鈉，反應(yīng)如下：UO2(CO3)34-+4OH-+2Na+==Na2UO4+3CO32-+2H2OUO2(CO3)34-+6OH-+2Na+==Na2U2O7+6CO32-+3H20為防止上述反應(yīng)的發(fā)生，浸出液中應(yīng)有一定濃度的HCO3-以便抑制pH上升，其反應(yīng)如下;HCO3-+OH-==CO32-+H2O76.簡述影響鈾礦石酸法浸取效率的六個主要因素？284(1)粒度(2)礦漿液固比(3)酸度(4)氧化劑(5)溫度(6)時間77.簡述從低品位鈾礦石中提取鈾的三種常用方法？286堆浸：堆浸實質(zhì)上是滲透浸出，浸出劑一般用稀硫酸。粗粒礦石露天堆放于一塊平坦而略有坡度的場地上，場地四周有時設(shè)有圍墻，全部場地表面和圍堤內(nèi)側(cè)面都敷以塑料薄板或瀝青油毛氈。浸出劑溶液噴灑于礦堆上方，并借重力向下流動，礦石中的鈾便溶解于流動的溶液中，溶液自裝于礦堆底部的多孔收集液管收集，并從流槽排出。細菌浸出:當?shù)V石中含有黃鐵礦等含硫礦物時，可以在某些細菌存在下利用降雨和定期噴水進行所謂“自然”堆浸，即細菌浸出。在細菌的催化作用下，礦石中的硫化物能較快地氧化為硫酸與硫酸鐵，供浸出之用。主要反應(yīng)：2FeS2+15/2O2+H2O==Fe2(SO4)3+H2SO4FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O==15FeSO4+8H2SO485.簡述PUREXl流程中使用的四種氧化還原劑的優(yōu)缺點？313-314答：（1）亞硝酸鈉優(yōu)點是反應(yīng)快、完全、操作簡單，又可以使钚穩(wěn)定在四價狀態(tài)；缺點是亞硝酸根容易被TBP萃取，對有機溶劑有破壞作用。（2）氨基磺酸亞鐵[Fe(NHSO3)2]優(yōu)點是钚的還原速度快、完全；其缺點是引入鐵離子和硫酸根離子，增加了廢液量和加速不銹鋼設(shè)備的腐蝕。（3）硝酸亞鐵-肼優(yōu)點是不向體系中引入硫酸根，可得到與氨基磺酸亞鐵同樣的工藝效果；缺點是配置肼時對人體刺激比較大，它與亞硝酸反應(yīng)的中間產(chǎn)物疊氮酸有毒性和爆炸性。（4）四價鈾不引入鐵、硫酸根等雜質(zhì)，可得到純凈的硝酸钚溶液，钚的還原完全反映的速度亦較快；缺點是操作比較復(fù)雜，條件比較嚴格，此外在處理加濃鈾燃料時，會導致鈾產(chǎn)品的同位素稀釋。86.放射性廢液固化的目的是什么，常用的固化方法有哪些?高放廢液常采用哪些方法？315答：放射性廢液固化的目的是減小放射性向自然環(huán)境擴散、污染的能力，從而增加儲存的安全性。;常用固化方法：水泥固化、瀝青固化、煅燒固化、玻璃固化、陶瓷固化；常采用煅燒固化、玻璃固化、陶瓷固化第十三章87.簡述活化分析方法的基本原理及分類？340答：（1）基本原理：活化分析作為一種核分析方法，它的基礎(chǔ)是核反應(yīng)。該方法是用一定能量和流強的中子、帶電粒子或者高能γ光子轟擊待測試樣，然后測定核反應(yīng)中生成的放射性核衰變時放出的緩發(fā)輻射或者直接測定核反應(yīng)中放出的瞬發(fā)輻射，從而實現(xiàn)元素的定性和定量分析。（2）分類：中子活化分析（NAA）帶電粒子活化分析（CPAA）光子活化分析（PAA）88.簡述中子活化分析的優(yōu)、缺點？343-344答：優(yōu)點：（1）靈敏度高（2）準確度高，精密度好（3）多元素分析能力（4）不需溶樣，無試劑空白（5）可實現(xiàn)非破壞分析（6）基體效應(yīng)?。?）可實現(xiàn)活體分析缺點：（1）分析的靈敏度因元素而異，且變化很大（2）由于核衰變及其計數(shù)的統(tǒng)計性，致使中子活化分析存在獨特的分析誤差（3）用于中子活化分析的設(shè)備比較復(fù)雜，且價格昂貴，尤其是照射裝置不易獲得。另外，還需要有一定的放射性防護設(shè)施。（4）一般來說，給出分析結(jié)果的時間較長。89.簡述帶電粒子活化分析過程及常用到的帶電粒子種類？344-345答：（1）帶電粒子活化分析過程：帶電粒子活化分析（CPAA）是選擇適當?shù)膸щ娏Ｗ樱╬、d、、等）照射待分析的樣品，使其中某一個或幾個穩(wěn)定核素產(chǎn)生核反應(yīng)，生成放射性核素，測量放射性核素的性質(zhì)和活度，可以對樣品中元素進行定性、定量分析。（2）常用到的帶電粒子種類：CPAA常用的帶電粒子是一些輕核如p、d、、。90.闡單比較中子活化分析和光子活化分析的優(yōu)缺點？345答：光子活化分析與中子活化分析相比，既有優(yōu)點又有缺點：對熱中子不靈敏的C、N、O和F等輕元素和某些中等或重元素Fe、Ti、Zr、Tl和Pb等，用光子活化的靈敏度相當高。光子活化的最大能量可變，這就提供了增強或減弱某些反應(yīng)的可能性。光核反應(yīng)若用于生物樣品或含鈉量高的基體，則可避免熱中子活化分析由引起的強烈放射性。高能γ光子與中子一樣，樣品受到均勻照射，可避免自屏蔽效應(yīng)。且試樣的發(fā)熱現(xiàn)象可忽略。與帶電粒子活化分析相比，干擾反應(yīng)較少，若有干擾反應(yīng)存在，也可以用多次照射方法在不同能量下用實驗測定。電子直線加速器轉(zhuǎn)換靶附近的通量梯度高，這是γ光子活化的一個嚴重缺點。由（γ，n）反應(yīng)生成的都是缺中子同位素，為發(fā)射體，因此無法充分使用高分辨率的半導體探測器，而要通過衰變曲線分解以至放化分離來分析。從反應(yīng)效果上看，（γ，n）反應(yīng)與14Mev中子誘發(fā)的（n，2n）反應(yīng)一樣，但（γ，n）反應(yīng)的靈敏度比較高。91.簡述質(zhì)子激發(fā)X射線熒光分析的基本原理及六個主要特點？在該方法中，本底的主要來源有哪些？347-348答：1.基本原理：用能量為Mev量級的質(zhì)子轟擊原子時，在其電離后放射特征X射線，從中可以獲得兩種信息：其一通過分析特征X射線的能量確定樣品中含有什么元素；其二通過分析特征X射線的強度確定與這種特征X射線所對應(yīng)元素的含量。2.PIXE方法的特點：靈敏度高取樣量少分析速度快可實現(xiàn)無損分析分析的精密度與準確度良好譜線干擾現(xiàn)象嚴重3.本底主要來源：（1）在轟擊樣品表面過程中，放出低能和中能的次級電子（俄歇電子），這些電子有可能與散射室器壁碰撞，而直接進入Si(Li)探測器，由于這種次級電子引起的韌致輻射是本底的主要來源。（2）本底的另一個來源是入射帶電粒子受到靶核庫侖場減速而產(chǎn)生的韌致輻射。（3）當入射粒子的能量大于靶核庫倫勢壘時，產(chǎn)生核反應(yīng)的概率增大，并產(chǎn)生γ射線，其康普頓散射構(gòu)成X射線能區(qū)的連續(xù)本底輻射。92.列舉加速器質(zhì)譜法測定的主要放射性核素的種類(至少7種)？352答：3H、10Be、14C、26Al、36Cl、41Ca、129I。93.簡述同位素稀釋法的原理及優(yōu)點？355答：IDA的原理：將放射性示蹤劑與待測物均勻混合后，根據(jù)混合前后放射性比活度的變化來計算所測物質(zhì)的含量。優(yōu)點：同位素稀釋法最大的優(yōu)點是不要求對所測物質(zhì)進行定量分離，只需分離一部分純物質(zhì)用于比活度測定。因此，對于各種復(fù)雜體系有重要的實用價值。94.用公式簡單描述直接同位素稀釋法的原理？355設(shè)A0為引入的標志化合物的活度，m0為引入標志化合物的質(zhì)量，mx為待測化合物的質(zhì)量，S0為標志化合物的比活度，Sx為稀釋后標志化合物的比活度，則可得到下述各式：95.用公式簡單描述反同位素稀釋法的原理？356該方法是將一定量m1的穩(wěn)定同位素加入到放射性活度為A1、比活度為S1的樣品中，混合均勻后，分離出一部分純化合物，測定它的比活度S2