[发明专利]一种基于主成分-聚类分析的铀矿石产地分类方法

说明书

本发明公开了一种基于主成分‑聚类分析的铀矿石产地分类方法。包括以下步骤：(1)采集铀矿石样品，进行预处理，得到铀矿石样品溶液；(2)采用电感耦合等离子体质谱仪测量铀矿石样品中稀土元素含量；(3)采用热表面电离质谱仪对铀矿石样品中的Nd、Ce同位素比值进行分析；(4)基于上述稀土元素含量与Nd、Ce同位素比值，通过主成分‑聚类分析，对铀矿石样品进行产地分类。本发明提供的方法层次清晰，可以实现铀矿石按照产地的准确分类，并为核取证研究提供新的途径和技术支持。

技术领域

本发明涉及矿石分类技术领域，具体涉及一种基于主成分-聚类分析的铀矿石产地分类方法。

背景技术

对于我国来说，周边国家和地区的核活动已成为国际关注热点，朝鲜、日本、印度和巴基斯坦等国拥有足够数量的核材料，其核材料流入周边国家和地区的风险较大，我国应该着重关注周边地区的核扩散态势，一旦其扩散至国内，将是国家稳定与安全的巨大隐患。因此，掌握核取证技术有助于保护我国的核安全利益，维护我国的国际声誉。

基于以上原因，一门涉及多学科的综合学科——核取证学应运而生。核取证学的目的是尽可能多的提供截获核材料的特征量和过程历史信息，为追溯该材料的产地来源、生产工艺和运输途径提供证据，为追究非法拥有核材料和放射性材料的责任者进行举证提供技术支持。其中，对核材料产地的分类与溯源是核取证研究的重点，铀矿石作为核材料的基础原料成为核取证研究的重要分析对象。

核取证研究中，能够提供准确、可靠地理溯源信息的特征指纹通常被称为地域指示剂。目前，传统的铀矿石产地分类方法主要采用微量元素含量、或稳定同位素组成作为地域指示剂进行研究，然而，如果单独将稳定同位素组成作为地域指示剂，存在包含信息极其有限、准确率低的缺点；如果单独将微量元素作为地域指示剂，该方法通常通过比较微量元素的分布曲线进行产地分类，由于元素种类众多、含量相差很大，采用该方法难以直接对其按照产地进行分类，主观性较强，难以量化，且误差较大。此外，由于微量元素中稀土元素的化学性质较为接近，相关系数较大，即包含的信息相互之间重合较多，导致传统的将稀土元素作为地域指示剂进行核材料产地分类的方法存在计算量较大，分析效率低的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种有效且准确率高的基于主成分-聚类分析的铀矿石产地分类方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下所述：

一种基于主成分-聚类分析的铀矿石产地分类方法，包括以下步骤：

(1)采集m个铀矿石样品，进行预处理，得到各铀矿石样品溶液；

(2)采用电感耦合等离子体质谱仪分别测量m个铀矿石样品中稀土元素含量；

(3)采用热表面电离质谱仪分别测量m个铀矿石样品中的Nd、Ce同位素比值；

(4)根据各铀矿石样品的稀土元素含量与Nd、Ce同位素比值，进行主成分-聚类分析，将铀矿石样品按照产地来源进行分类。

进一步，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

步骤(1.1)使用球状研磨机将铀矿石样品研磨成颗粒均匀的粉末；

步骤(1.2)称取铀矿石粉末样品置于聚四氟乙烯烧杯中；

步骤(1.3)消解：聚四氟乙烯烧杯中依次加入HNO₃、HF和HClO₄，并将烧杯在电热板上加热，保持一定时间；

步骤(1.4)待样品溶液完全蒸干后，利用浓HNO₃进行溶解；

步骤(1.5)多次重复操作步骤(1.4)，直至溶解完全；

步骤(1.6)待样品溶液再次蒸干后，再用HCl、H₃BO₃的混合酸再次溶解，得到铀矿石样品溶液。