【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微量放射性核素检测，尤其涉及一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法。
技术介绍
1、放射性核素具有毒性和放射性，其半衰期长，需要经过漫长时间才能安全降至可接受水平。放射性核素主要源自放射性矿产的开采和水冶过程、核电站产生的放射性废物，以及工厂和实验室等排放的废液。此外，在放射性核素的开采和核燃料处理过程中，容易释放出具有放射性和有毒性的废料，对环境安全造成不可逆的影响。因此，对水体等介质中放射性核素含量的分析监测对于维护环境安全和提高人类生存质量至关重要。
2、传统的放射性核素检测方法存在一定的缺陷，包括设备昂贵、检测过程繁琐、时间消耗较大，因此迫切需要一种更为高效、经济且精确的水中放射性核素活度浓度测量方法。迎头色谱分析法属于色谱法，是常用的一种物理的分离方法，具有分离效能高、选择性强、分离分析速度快、灵敏度高的特点，在分析化学、有机化学、生物化学等领域有着广泛的应用。其工作原理是：将样品当作流动相连续注入，利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别，在流动相流经固定相时，由于各组分在两相间的吸附、分配或其它亲和力的差异而产生不同速度的移动，各组分在两相间进行多次平衡，最终达到分离的目的。基于样品中各组分的差速迁移，可绘制色谱流出曲线，通过流出曲线，可实现对组分的定性定量分析。
3、然而，传统的迎头色谱分析法关注的是富集在色谱柱上的物质的含量，对于在水中放射性核素活度浓度的测量中，关注的是滞留在制源装置上的物质含量。
技术实现思路
1、本
2、本专利技术的技术方案如下：一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，包括以下步骤：
3、步骤一：建立富集平衡模型；
4、所述的富集平衡模型用于描述滞留在富集传感材料上的放射性核素量与泵入制源装置的水样中核素活度浓度之间的关系；
5、在一定温度和压力条件下，当放射性核素在流动相和固定相达到分配平衡时，两者之间存在着分配系数和保留因子，通过建立分配系数、保留因子和制源装置内流动相与固定相之间的关系，建立放射性核素在富集闪烁材料上的富集平衡模型；
6、步骤二：建立响应模型；
7、响应模型用于描述进入制源装置中的水样体积与被富集闪烁材料俘获的放射性核素量之间、富集闪烁材料内放射性核素量与探测器测量量之间的映射关系。
8、所述的步骤一中以吸附等温方程langmuir模型为基础，建立平衡传感法的数学模型，并推到探测器响应计数与保留体积的关系。
9、所述的步骤一中所述的分配系数为：在一定温度和压力条件下，当放射性核素在流动相和固定相达到分配平衡时，单位体积内放射性核素的活度浓度在固定相中的量与它在流动相中的量之比。
10、所述的步骤一中所述的保留因子为：在一定温度和压力条件下，当放射性核素在流动相和固定相达到分配平衡时，放射性核素的体积在固定相和流动相中分配量之比，保留因子还可以表示为分配系数和制源装置内流动相的体积与固定相体积之比的乘积。
11、所述的步骤一中所述的在温度和压力一定的条件下，分配系数与放射性核素的活度浓度无关，而平衡后被制源装置俘获的放射性核素的量与水样中放射性核素的活度浓度成比例，制源装置上核素的量随着水样中放射性核素活度浓度变化而变化，直到下一个感兴趣的放射性核素新样品被泵入。
12、所述的步骤一中被富集到制源装置上的放射性核素的量meq用下式计算：
13、
14、其中，ca为放射性核素在水样流动相中的活度浓度，bq/ml，vr为保留体积。
15、所述的步骤一中放射性核素进入制源装置的活度浓度分布曲线，用阶跃函数表示，初始浓度为c0，变化的浓度为c1，假定进入传感器中放射性核素的活度浓度为c1，初始浓度为c0＝0，假定放射性核素浓度的分布曲线以高斯分布函数的积分来表示，s形穿透曲线的拐点就对应于高斯分布的最大值，即保留体积。
16、通过如下公式表示能够用于低理论塔板数的穿透曲线方程：
17、
18、其中，erfc(x)是误差函数的补充，erfc＝1-erf(x)，
19、进一步的，穿透曲线的积分简化为函数f(v)，即：
20、
21、对于任意浓度的输入，随着样品的输送，滞留在制源装置内放射性核素的量可用下式表示：
22、
23、其中，v是放射性核素活度浓度为c1的水样体积。
24、用探测器测量富集在制源装置上的放射性核素的量的测量方法为绝对测量，探测效率为绝对探测效率ed；
25、进一步的，探测器的响应可用下式计算：
26、rc/s,eq＝edaavr
27、
28、式中，rc/s,eq为达到完全平衡后，探测器所测得的计数率，aa为水样中放射性核素的活度，第二个式子给出了水样中放射性核素活度从a0达到a1过程中，探测器的计数率随体积的变化规律。
29、本专利技术的有益效果在于：基于迎头色谱穿透曲线，逐步递次建立了水中放射性核素活度浓度与滞留在制源装置上的核素含量、测量系统响应计数之间的映射关系，建立平衡传感算法，解决了整个放射性核素含量现场快速测量系统的测量方法问题；该平衡传感算法可用于解决制源装置内富集闪烁材料的无试剂再生问题；提出了能够用于低理论塔板数的穿透曲线方程；根据待测放射性核素的辐射类型不同，可选取适当的探测器来测量富集在制源装置上的放射性核素的量，进而得到待测样品的活度浓度。
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1.一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中以吸附等温方程Langmuir模型为基础，建立平衡传感法的数学模型，并推到探测器响应计数与保留体积的关系。
3.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中所述的分配系数为：在一定温度和压力条件下，当放射性核素在流动相和固定相达到分配平衡时，单位体积内放射性核素的活度浓度在固定相中的量与它在流动相中的量之比。
4.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中所述的保留因子为：在一定温度和压力条件下，当放射性核素在流动相和固定相达到分配平衡时，放射性核素的体积在固定相和流动相中分配量之比，保留因子还可以表示为分配系数和制源装置内流动相的体积与固定相体积之比的乘积。
5.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中所述的在温度和压力一定的条件
6.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中被富集到制源装置上的放射性核素的量Meq用下式计算：
7.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中放射性核素进入制源装置的活度浓度分布曲线，用阶跃函数表示，初始浓度为C0，变化的浓度为C1，假定进入传感器中放射性核素的活度浓度为C1，初始浓度为C0＝0，假定放射性核素浓度的分布曲线以高斯分布函数的积分来表示，S形穿透曲线的拐点就对应于高斯分布的最大值，即保留体积。
8.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：通过如下公式表示能够用于低理论塔板数的穿透曲线方程：
9.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：对于任意浓度的输入，随着样品的输送，滞留在制源装置内放射性核素的量可用下式表示：
10.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：用探测器测量富集在制源装置上的放射性核素的量的测量方法为绝对测量，探测效率为绝对探测效率Ed；
...【技术特征摘要】
1.一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中以吸附等温方程langmuir模型为基础，建立平衡传感法的数学模型，并推到探测器响应计数与保留体积的关系。
3.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中所述的分配系数为：在一定温度和压力条件下，当放射性核素在流动相和固定相达到分配平衡时，单位体积内放射性核素的活度浓度在固定相中的量与它在流动相中的量之比。
4.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中所述的保留因子为：在一定温度和压力条件下，当放射性核素在流动相和固定相达到分配平衡时，放射性核素的体积在固定相和流动相中分配量之比，保留因子还可以表示为分配系数和制源装置内流动相的体积与固定相体积之比的乘积。
5.如权利要求1所述的一种适用于水中放射性核素测量的平衡传感方法，其特征在于：所述的步骤一中所述的在温度和压力一定的条件下，分配系数与放射性核素的活度浓度无关，而平衡后被制源装置俘获的放射性核素的量与水样中放射性核素的活度浓度成比例，制源装置上核素...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘翠红，杨永新，陈迎锋，吕汶辉，程相勤，丁雄，张奎，刘伟华，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二六零九部队，
类型：发明
国别省市：
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