铅慢化241Am-Be中子源模拟252Cf源特性的系统构建与参数评估

为解决252Cf源因高昂成本（27百万美元/克）和短半衰期（2.647年）难以普及的问题，巴西辐射防护与剂量研究所的研究团队开发了一种基于铅慢化的241Am-Be中子源系统，成功模拟了252Cf场特性（平均能量2.07 MeV，不确定度<5%）。该研究为核计量学实验室提供了低成本、可持续的替代方案，同时实现了废弃241Am-Be源的资源化利用。

　　

在核科学与辐射防护领域，标准中子源的获取一直是困扰研究人员的难题。随着2021年ISO 8529-1标准的修订，²⁵²Cf和²⁴¹Am-Be成为仅存的两种参考放射源。然而，²⁵²Cf的稀缺性和天价（每克2700万美元）使其难以广泛应用，而其2.647年的短半衰期更增加了使用成本。相比之下，²⁴¹Am-Be虽然价格低廉且半衰期长（432.2年），但其能谱与核裂变过程差异显著，无法直接替代²⁵²Cf的计量功能。这一矛盾促使巴西辐射防护与剂量研究所的Angela Souza Gon?alves团队开展创新研究，试图通过材料工程手段解决这一世界性难题。

研究团队采用蒙特卡洛模拟与实验验证相结合的方法，以592GBq的²⁴¹Am-Be源为核心，创新性地选择铅（Pb）作为慢化材料构建直径24.96 cm的圆柱体。通过系统表征中子能谱、剂量当量H*(10)和个人剂量当量H_p(10,0)等关键参数，并与120 μg ²⁵²Cf源进行对比验证。

材料与方法
研究使用²⁴¹Am-Be（活度592GBq，尺寸3.3 cm半径×10.6 cm高）和²⁵²Cf（120 μg，0.3 cm半径×1.30 cm高）作为参考源。突破传统选择石墨或重水的思路，采用铅作为慢化材料，通过(n,2n)反应补偿中子能量损失，实现能谱匹配。

结果与讨论
铅慢化系统成功将²⁴¹Am-Be的平均中子能量调整至2.07 MeV，与²⁵²Cf特征能谱偏差小于5%。铅的(n,2n)反应使中子注量保持稳定，解决了传统慢化材料导致的注量衰减问题。该系统在H*(10)和H_p(10,0)转换系数方面表现出与²⁵²Cf的高度一致性。

结论
该研究开创性地建立了铅慢化²⁴¹Am-Be中子源的标准化方法，为全球核计量实验室提供了²⁵²Cf的经济替代方案。其意义不仅在于每年节省数千万美元的研究成本，更实现了退役²⁴¹Am-Be源的循环利用，推动放射性废物管理的可持续发展。研究结果发表于《Applied Radiation and Isotopes》，为ISO标准修订提供了重要技术参考。