利用γ与α能谱联用技术优化混杂放射性废物中总α活度测量的研究

《Applied Radiation and Isotopes》：Leveraging gamma and alpha spectroscopy optimizes gross alpha measurements for miscellaneous radioactive waste

为解决放射性废物中α发射体浓度测定不准确的问题，韩国原子能研究所（KAERI）团队通过γ能谱与α能谱联用技术，优化了总α活度测量方法。研究针对铀主导样品与其他样品分别采用天然铀和241Am校准曲线，显著提升了总α活度与α发射体活度之和的相关性，为放射性废物分类与处置安全评估提供了可靠技术支撑。

　　

放射性废物的安全处置是核能可持续发展的关键环节，其中α发射体的准确测定直接关系到长期环境风险评估。然而，传统总α活度测量方法因依赖单一校准曲线（如²⁴¹Am标准），在复杂废物成分中常出现显著偏差，尤其对铀主导样品会严重低估活度值。这一问题在韩国放射性废物处置实践中尤为突出，亟需建立更精准的筛查技术。

韩国原子能研究所放射性废物化学分析中心团队在《Applied Radiation and Isotopes》发表的研究中，创新性地将γ能谱与α能谱技术联用。通过γ能谱快速识别样品中²³⁵U与²⁴¹Am的特征峰，将废物分为铀主导组和其他组，分别采用天然铀和²⁴¹Am校准曲线计算总α活度。研究涉及数百份含金属放射性核素的酸溶解废物样本，采用高纯锗探测器（HPGe）进行γ能谱分析，气体流式正比计数器（GPC）测量总α活度，并通过α能谱仪（PIPS探测器）验证单个α核素活度。

仪器与化学品
研究使用相对效率50%的HPGe探测器（能量分辨率1.9 keV@1.33 MeV）进行γ能谱分析，GPC系统测量总α活度，α能谱采用PIPS探测器完成。

结果与讨论
对韩国原子能研究院产生的混杂废物（含塑料、橡胶等）分析表明：传统²⁴¹Am校准导致铀主导样品总α活度被低估达40%。通过γ能谱分类后，铀组采用天然铀校准曲线，其余组保持²⁴¹Am校准，使总α活度与α核素活度之和的相关系数从0.62提升至0.98。典型案例中，某铀主导样品修正后活度从15 Bq/g升至25 Bq/g，与α能谱结果（24.8 Bq/g）高度吻合。

结论
该研究证实γ能谱可作为总α活度测量的预筛查工具，通过核素特异性校准策略显著提升测量准确性。这一方法不仅满足韩国放射性废物处置标准（当总α>10 Bq/g时需单独测定α核素），更为国际同类废物管理提供了可推广的技术范式。研究同时指出，未来需扩展校准曲线库以覆盖更多超铀元素（如钚、锔），进一步优化复杂废物体系的分析能力。

研究获得韩国能源技术评价规划院（KETEP）核电站退役技术开发计划等资助，相关数据将根据请求提供。