高纯锗探测器制作和运输中产生的宇生放射性核素

暗物质探测和寻找无中微子双β衰变(0υββ)等稀有事例实验是当前重要的基础前沿课题。高纯锗(HPGe)探测器具有极低本底,成为开展此类研究的重要设备。然而,探测器在制作和运输过程中会被宇宙射线活化,产生的长寿命宇生放射性核素对本底有长期贡献,会严重影响稀有事例实验的探测灵敏度。该文研究了一个新定制的高纯锗探测器在生产和运输中产生的宇生核素。该探测器在制作完成后立即运送到中国锦屏地下实验室(CJPL),而后在不同时间测量该探测器在屏蔽条件下的本底能谱。利用GEANT4 Monte Carlo程序模拟锗晶体内、外宇生核素的衰变能谱并计算了宇生核素的探测效率,最终通过能谱分析得到宇生核素的比活度,即锗晶体中^(57)Co:0.016 mBq/kg,^(58)Co:0.046 mBq/kg,^(54)Mn:0.012 mBq/kg;结构铜中^(57)Co:0.452 mBq/kg,^(58)Co:1.245 mBq/kg,^(54)Mn:0.382 mBq/kg,^(60)Co:0.389 mBq/kg。该结果有助于深入理解本底能谱的构成,同时该文计算宇生核素比活度的思路可以为使用高纯锗探测器开展稀有事例探测的宇生本底评估提供参考。

应用宇生放射性同位素硅-32示踪海洋过程的研究

^32Si是一种宇生放射性核素，半衰期约150年。由于其来源单一、生产速率相对恒定，并具有与稳定硅相同的化学和生物特性，一直被视为研究50～1000年尺度海洋过程的一个理想的计时钟和示踪剂。本文介绍了^32Si在海洋学的应用，主要包括示踪近岸和大洋水体的混合，河口和大洋中硅的地球化学行为和循环，深海海底颗粒物的混合，及利用其计算沉积速率／混合速率，建立年代序列来反映环境变化的信息。

^(129)I的海洋放射年代学及其他应用研究进展

应用129I的海洋学研究可分为3个方面:(1)人工129I的年代学,利用人工放射性在沉积物岩心中的记录,包括以核试验全球最大沉降年1963年为参考时间和利用切尔诺贝利核电站事故发生的1986年作为参考时间的年代测定.(2)利用宇生129I的年代学,测年体系主要有地热流体、天然气水合物和石油地质体系.(3)利用核燃料后处理厂排放的129I进行的海洋环流与混合研究.核试验和核事故释放的129I测定的是现代沉积物年代,测年时间尺度为50a.人们提出人类利用原子能之前地球表层初始129I丰度为1.5×10-12,并以该值作为利用宇生129I估算年代的初始丰度值.半衰期和丰度探测下限水平允许宇生129I可测年的时间尺度为80Ma.本文综述了以上几方面的研究进展.海洋多金属结核和结壳的生长速率为毫米每兆年量级,一块1～10cm大小的多金属结核和结壳所能涵盖的时间尺度约为10～100Ma,刚好是129I测年的时间尺度,所以本文提出了多金属结核和结壳可能是合适的129I测年介质的观点.