Al2O3純化閃爍液過程中的放射性影響研究.pdf

1、江門中微子實驗（JiangmenUnderground Neutrino Observatory），簡稱 JUNO，擬采用2萬噸液體閃爍體探測器，在反應(yīng)堆中微子質(zhì)量順序和太陽中微子震蕩效應(yīng)等方面開展研究。測量中微子屬事例稀少事件，實驗用的閃爍液需經(jīng)純化后才能達到探測中微子的要求。JUNO初步設(shè)計對閃爍液的純化包括初級純化和在線循環(huán)純化兩個過程。經(jīng)過蒸餾，Al2O3過濾吸附，水萃取和氮氣剝離等方式，提高閃爍液光學(xué)性能和降低放射性本底。中國

2、科學(xué)院高能物理研究所發(fā)現(xiàn)Al2O3過濾純化閃爍液，對化學(xué)雜質(zhì)去除率高，能提高閃爍液的光學(xué)性能。但是純化介質(zhì)Al2O3含有一定的放射性，可能引來對低本底閃爍液產(chǎn)生放射性污染的問題，需弄清Al2O3中存在的放射性核素活度及閃爍液經(jīng)Al2O3過濾純化過程中的放射性變化的問題。
　　本文測量了JUNO實驗預(yù)選的兩種Al2O3樣品的總放射性，發(fā)現(xiàn)山東淄博聚騰化工Al2O3樣品放射性含量不小于104 Bq/kg，國藥Al2O3樣品放射性比活度

3、不小于61 Bq/kg。根據(jù)液閃測量結(jié)果，并結(jié)合高能所反康普頓γ譜儀測量結(jié)果測量結(jié)果，可推測Al2O3樣品中存在的核素有238U、234U、234Pa、234Th、235U、231Th。其中238U含量較高，與234U、234Pa、234Th達到放射性平衡，釷系核素含量較少。本文接著進行了Al2O3過濾閃爍液實驗。研究發(fā)現(xiàn)，過濾過程中，閃爍液的放射性增大的主要原因是空氣中氡的溶解影響。排除氡的影響后，未過濾與經(jīng)Al2O3過濾后的閃爍液的

4、放射性比活度差別在標準偏差范圍內(nèi)（0.01～0.1 cps/kg），說明Al2O3的放射性對閃爍液的影響低于0.1 cps/kg，也說明Al2O3過濾吸附對閃爍液無明顯放射性純化效果。可見對于JUNO閃爍液的純化，存儲，灌入等全過程，用高純氮氣覆蓋，以隔絕空氣是必要的。
　　JUNO實驗對閃爍液的純化要求為 U、Th的放射性要降低到10-15g/g量級，換算得到約為1×10-8 Bq/kg，液閃譜儀的探測靈敏度在0.1 cps/k