一套反宇宙射线HPGeγ谱仪系统的建立

放射性核素监测是全面禁止核试验条约(CTBT)国际监测系统(IMS)4种监测手段之一。针对放射性核素样品活度低的特点,研制了一套反宇宙射线HPGeγ谱仪系统。相对于原始的γ能谱,在15~2700 keV能量范围内,反符合方法使全谱积分本底降低为原始谱的1/8,提高了对放射性核素的监测灵敏度。使用该系统对气溶胶样品测量7 d,^(140)Ba的最小可探测活度为10 mBq,达到了全面禁止核试验条约对核素实验室核准认证的技术要求。这不仅在CTBT放射性核素核查工作中具有重要意义,在辐射环境监测中也具有重要的应用前景。

HPGeγ能谱法测量惰性气体氙活度

研制了炭纤维底衬气体源盒,有效减小了测量源盒对氙同位素低能γ射线的吸收;研制了气体转移制源装置,实现了样品从归档瓶向测量源盒的高效转移;采用效率过渡和理论模拟的方法标定了HPGe探测系统的峰效率。从而建立了惰性气体氙归档样品的高分辨HPGeγ能谱分析方法,使CTBT北京放射性核素实验室基本具备了分析惰性气体监测台站归档样品的能力。

内充气正比计数管系统绝对测量^(87)Kr放射性活度浓度

本工作研制建立1套气体放射性活度绝对测量装置———内充气正比计数管系统。对该系统的坪特性、本底、死时间、端效应和壁效应等性能进行了测试。在此基础上,采用该系统对放射性气体87Kr的放射性活度浓度进行了绝对测量,测得值为40.64(1±0.9%)Bq/mL。

无源效率刻度在活度测量中的应用研究

利用几种典型的实验室标准源,对无源效率刻度软件LabSOCS效率模拟的准确性和可靠性进行了检验;从射线级联符合相加效应原理出发,探讨了利用具有级联关系的X射线进行效率刻度的可能性,扩展了效率刻度的能区范围;利用该软件模拟计算了一定体积的圆柱形气体体源效率随几何尺寸的变化关系,优化了圆柱形气体源盒的几何尺寸。

^(133)Xe活度浓度的绝对测量

惰性气体氙监测是全面禁止核试验条约(CTBT)国际监测系统(IMS)的关注重点,其中,放射性氙同位素的活度浓度主要采用HPGeγ能谱法和β-γ符合法测量,如何准确刻度系统的探测效率是放射性氙测量的难点。本工作介绍了一种采用内充气正比计数管长度补偿绝对测量放射性氙活度的原理和方法,对133 Xe活度浓度进行了绝对测量,其活度浓度测量结果为21.36×(1±1.5%)Bq/mL。

γ能谱法确定CTBT国际比对样品的零时

文章介绍利用不同质量链上两种裂变产物或同一质量链上母子体裂变产物的活度比来确定CT—BT国际比对样品零时的方法。通过2001至2004年度CTBT放射性核素实验室滤材样品的国际比对对方法进行了检验，零时的计算值与参考值在不确定度范围内一致。

γ能谱法测量氙样品的最小可探测活度规律研究

全面禁止核试验条约核查体系中,通过监测大气中放射性氙浓度来识别事件的性质是非常有效的核查手段之一。本文介绍了HPGeγ能谱法测量放射性氙的原理和过程,在分析本底数据的基础上,探讨了氙同位素最小可探测活度MDA的变化规律。

反宇宙射线γ谱仪系统测量氙同位素活度

放射性氙同位素是全面禁止核试验条约(CTBT)重要的监测内容。针对CTBT氙同位素样品活度低的特点,建立了一套反宇宙射线γ谱仪系统。相对于原始γ能谱,在20~2 400keV能量范围内,采用反宇宙射线屏蔽后,全谱积分本底降低了约6倍。使用反宇宙射线HPGeγ谱仪系统对氙同位素样品测量3d,^(131) Xe^m、^(133) Xe^m、^(133) Xe和^(135) Xe的最小可探测活度分别为3.2、4.3、2.8、6.1mBq,达到了全面禁止核试验条约对核素实验室核准认证的技术要求。

2010年度CTBT放射性核素实验室滤材样品国际比对

北京放射性核素实验室参加了全面禁止核试验条约(CTBT)筹委会临时技术秘书处(PTS)组织的2010年度放射性核素实验室气溶胶滤材样品国际比对,从参考样品中分析出20种相关放射性核素,计算得到了这些核素的活度及活度浓度,并推算了零时。PTS反馈结果表明,北京核素实验室核素识别准确,活度、活度浓度计算和零时推算与参考值一致,在此次比对中成绩优异。

炭纤维底衬不锈钢气体测量源盒的研制

描述了炭纤维底衬不锈钢气体源盒的研制和性能测试过程。在模拟计算气体源探测效率随几何形状变化的基础上,结合实际应用研制了炭纤维底衬不锈钢气体测量源盒,有效减小了源盒底部材质对气体氙同位素低能γ或X射线的吸收。对其进行性能测试表明,源盒在10pa至2.0atm压力范围内气密性良好,可用于气体样品的测量与研究。

环境比对样品中^(226)Ra、^(232)Th和^(40)Kγ谱测量分析

在理论分析基础上,论述了环境样品中的天然放射性核素226Ra2、32Th和40K放射性活度的分析方法。完成了中国计量科学研究院组织的环境比对样品的测量分析,样品中226Ra2、32Th和40K的活度分别为179±20 Bq、194±21 Bq和565±62 Bq(k=2),在不确定度范围内和参考标准一致。

CTBT惰性气体氙样品中放射性氙同位素活度测量方法

全面禁止核试验条约(CTBT)将^(131)Xe、^(133)Xe、^(133)Xe和^(135)Xe四种氙同位素作为放射性核素核查的重要监测对象,惰性气体氙采集、纯化和放射性活度测量是其中的重点和难点。介绍了HPGeγ能谱法和β-γ符合法测量惰性气体氙同位素活度的方法,用这两种方法测量加入^(133)Xe的惰性气体样品的结果相差8%,并提出了提高惰性气体氙样品测量准确度的方法。

低本底内充气正比计数管测量^(37)Ar活度

^(37)Ar是全面禁止核试验条约现场视察重要监测核素之一,高灵敏地探测^(37)Ar活度是地下核试验监测的关键环节。本文研究建立了低本底内充气正比计数管^(37)Ar活度测量装置,在铅屏蔽室上、下各装配1个塑料闪烁体探测器,主动屏蔽宇宙射线在计数管中产生的本底。相对于原始能谱,反宇宙射线能谱中^(37)Ar峰区本底计数率降至原来的7.3%,测量24 h,^(37)Ar的最小可探测活度达2.5 mBq。

广州核素台站惰性气体氙监测数据的统计规律研究

在分析广州核素台站惰性气体氙日常监测数据的基础上,分析了广州核素台站惰性气体监测数据的有效性,初步研究了4种惰性气体氙同位素131Xem、133Xe、133Xem和135Xe的活度浓度和最小可探测浓度的统计规律。结果表明:4种惰性气体氙同位素的最小可探测浓度和活度浓度均呈高斯分布。该研究可为评估放射性核素台站4种惰性气体氙同位素监测阈值和惰性气体样品的分级提供参考。

大气颗粒物滤材样品探测效率的模拟计算

在简要介绍全面禁止核试验条约(CTBT)组织临时技术秘书处(PTS)组织的2003年度大气颗粒物样品国际比对的基础上,对此次比对活动中使用的高纯锗探测器系统、样品几何形状和屏蔽情况进行了详细描述。采用蒙特卡罗程序模拟计算了高纯锗探测器测量滤材样品条件下的峰效率和总效率,模拟计算结果与PTS提供的参考值分别在3.5%和6.5%内符合,为准确定量分析样品中核素的含量奠定了基础。

基于核试验监测数据的模拟γ能谱分析国际能力验证

本文介绍了全面禁止核试验条约(CTBT)筹委会临时技术秘书处(PTS)组织的2003年度国际放射性核素实验室能力验证过程。PTS在真实核试验监测数据基础上,通过模拟产生了2003年度能力验证活动的参考γ能谱,能谱中添加了24种裂变产物、5种活化产物和5种天然放射性核素。北京放射性核素实验室分析出了其中的27种核素,核素活度及其活度浓度分析结果与参考值在不确定度范围内一致。利用^(95)Zr和^(95)Nb活度比计算了核事件的零时,与参考值仅相差0.26 d。根据参考谱中裂变产物和活化产物信息,指出裂变产物应主要由^(238)U和^(239)Pu裂变产生,参考谱应源自真实核试验的监测数据。

2006年度CTBT大气颗粒物滤材样品的国际比对

描述了参加2006年度全面禁止核试验条约(CTBT)筹委会临时技术秘书处(PTS)组织进行的国际放射性核素实验室间的滤材样品比对测量的全过程。使用相对效率为76%的HPGeγ谱仪系统测量和分析了比对样品,准确识别和计算了参考样品中的11种放射性核素的活度和活度浓度,利用95Nb与95Zr活度比推算的样品零时与参考值相差仅0.57 d。

^(101)Mo半衰期的测定

101Mo是测定核燃料裂变燃耗用的重要核素,但其半衰期文献值差异很大。详细阐述了用双HPGe探测器位置接续法测定101Mo半衰期的原理和过程,最后101Mo半衰期的测定结果为(14.86±0.02)min。

惰性气体氙β-γ符合能谱分析软件的研制

基于惰性气体氙β-γ符合测量原理,研究建立了基于相关法的符合谱解谱算法,研制了具有图形化用户界面的惰性气体氙β-γ符合能谱分析软件,实现了β-γ符合能谱的分析、能谱的图形化显示和分析结果数据库存储等功能,使北京放射性核素实验室具备了惰性气体氙β-γ符合能谱数据的分析处理能力。并与国际数据中心的β-γ符合能谱自动处理程序bg_analyze进行了比较,结果表明:两种软件的4种氙同位素活度浓度计算结果在1.2%内一致;最小可探测浓度计算结果在1.7%内一致。

JPGeγ谱仪峰总比不变性的实验研究

测定了点源、面源和盘状源在距HPGe探测器表面不同距离上的峰总比，研究了探测器的峰总比随样品形状和测量几何条件的变化规律，验证了同一探测器不同测量条件下峰总比基本不变的特性，给出了所使用HPGeγ谱仪的峰总比曲线。