桂林理工大学：放射性铀钍同位素比值测定与数据分析综合虚拟仿真实验-服务案例-高校虚拟教学仿真软件

公司与桂林理工大学合作，开发“放射性铀钍同位素比值测定与数据分析综合虚拟仿真实验”课程。

实验目的

放射性物质不仅存在于矿石、土壤及工业废渣肥料中，还存在于天然水、大气等环境中，其辐射一旦进入人体内形成内照射，将对人类健康造成极大的危害。岩石矿物等地质类样品的放射性检测，因其高准确度和高精确度的要求，需要专业人员借助专门的大型设备进行操作，但是，由于仪器设备的专业性要求、场地环境要求、危险系数过高及测定耗时过长等问题的限制，放射性分析在我国高校的分析化学教学中仅存在于理论教学中，不利于学生实践能力的培养与提升。虚拟仿真技术为该类实验的成功实施提供了可能，通过情境化、交互式的操作，不仅可以克服实际放射性分析只能看、不能动的缺点，同时还能提供可靠、安全和经济的实习实训项目，有效拓展了本科实验教学内容的深度与广度。

具体实验目的如下：

1、掌握对放射性物质的防护及放射性三废的处理方法与关键技术；

2、掌握同位素比值测定分析原理、过程与关键技术；

3、掌握α谱仪及二次离子同位素质谱仪的基本使用方法；

4、掌握铀钍同位素比值的测定分析方法。

实验原理

放射性物质分析实验由于其对人体的危害性而难于在本科实验教学中实施，但放射性物质的应用较为广泛，掌握其相关分析方法与安全防护措施是非常必要的。本实验对铀钍同位素比值法测定过程及相关安全防护措施进行了详细仿真模拟，对实验过程核心要素的仿真度达98%。

铀钍同位素比值法是一种通过采集封闭的路相和海相碳酸盐介质的样品，测量其中²³⁴U（或²³⁰Th）和²³⁸U（²³²Th）的活度或含量的比值来达到找铀矿、钍矿或解决其他问题（如地震预报，地质年龄测量）的一种放射性同位素测量方法。在α谱仪方法测试中，试样用酸分解后，转化成盐酸体系，加入适量已知浓度的²³²U-²²⁸Th平衡示踪剂，用离子交换分离法分离和纯化铀和钍，以电沉积法制源，用α谱仪进行铀和钍同位素α谱测试，然后进行数据处理。在二次离子同位素质谱仪测试中，通过高能粒子轰击铀钍样品和同位素标准品，溅射和解吸出二次离子，分析和对比标准品及样品二次离子所释放出的信息从而获取元素及同位素的相关信息。