基于NaI(Tl)伽马谱仪的反演分析法在海水放射性探测中的应用

伴随着核能的快速发展和应用,海洋放射性环境安全监测受到了越来越多的关注。因具有成本低、功耗低、探测效率高等优点,NaI(Tl)伽马谱仪成为海洋放射性自动连续监测主要应用的仪器。但是,该谱仪探测分辨能力尚存在不足,导致核素甄别和定量检测存在困难。为了解决该困难,本研究采用理论计算、仿真模拟和实验测量等技术手段,开展基于反演分析的海水伽马能谱处理分析方法研究。研究结果表明:仿真实验中经过反演分析法计算的重构谱线的分辨率得到大幅改善,与仿真能谱中核素的道址和活度的参考值相比,重构谱线的^(134)Cs、^137Cs、^(60)Co和^(40)K核素峰的道址误差在2道以内,活度计算误差在4%以内。在位于青岛的海洋科学实验站进行的海水现场实验结果表明反演分析法对_(40)K核素的活度分析结果为1.218×10^(4) Bq·m^(-3)。该方法能够有效解决NaI(Tl)伽马谱仪探测分辨能力不足的问题,实现准确的海水放射性核素分析。

海水原位伽马能谱仪稳谱方法研究

基于NaI(Tl)闪烁晶体探测方法的海水原位伽马能谱仪,在实测工作中伽马能谱容易受到环境温度变化的影响产生漂移,给海水放射性核素的活度分析带来困难。目前针对陆地环境伽马能谱仪的稳谱方法通常引入放射性参考源,不适用于海水低水平放射性环境测量。本文采用实验设计和分析方法研究了伽马能谱温度漂移的规律,发现不同特征峰随温度发生的峰位道址漂移比例基本一致,而且峰位道址随温度变化的趋势一致且都存在拐点,低于15℃时峰位道址随温度的升高而增大,高于15℃时峰位道址随温度的升高而减小。在研究和总结海水原位伽马能谱仪的增益与峰位道址的关系基础上,提出了以海水中大量存在的天然放射性核素形成的天然特征峰为参考的海水原位伽马能谱仪稳谱方法。经实验室水体环境实验验证,使用稳谱方法后不同温度条件下测量得到的伽马能谱重合性较好,能谱峰位道址最大漂移道数为-1~+1道。该方法能够有效稳定海水原位伽马能谱仪的温度漂移,满足海上长周期自动运行对实测伽马能谱的要求。