基于参考源法的127Sb半衰期精确测定及其在核取证中的应用价值

针对核取证中127Sb半衰期测量存在1.8%不确定性的问题，西安脉冲反应堆团队通过热中子辐照235U裂变产物分离样本，采用HPGe探测器参考源法进行25天γ能谱监测，获得3.877(24)天的精确半衰期值，相对不确定度降至0.6%，显著提升了核事件重建的可靠性。

　　

在核取证领域，锑-127(¹²⁷Sb)作为铀/钚同位素中子诱发裂变的特征产物，其半衰期数据是追溯核事件时间的关键参数。然而历史测量结果存在显著分歧：早期研究如Sleight（1950）与Panontin（1972）的结果相差达1%，而国际原子能机构推荐值3.85(7)天的不确定性高达6.3%，严重影响核事件重建精度——每1%的半衰期误差会导致活度测量偏差随衰变时间线性累积。这种数据矛盾源于上世纪50-70年代实验方法差异，部分研究缺乏详细的误差分析，使得核法证专家面临"时间标尺失准"的困境。

西安脉冲反应堆的研究团队通过创新性实验设计破解了这一难题。他们从热中子辐照的²³⁵U裂变产物中化学分离出高纯度¹²⁷Sb样本，采用双高纯锗探测器(HPGe)参考源法，在25天内（覆盖6.5个半衰期）以等间隔采集γ能谱数据。通过加权最小二乘法拟合衰变曲线，最终获得3.877(24)天的精确结果，将不确定度从既往的1.8-2.6%降至0.6%，相关成果发表于《Applied Radiation and Isotopes》。

关键技术包括：1）基于西安脉冲反应堆的²³⁵U热中子辐照（10¹³ n·cm^-2·s^-1）制备样品；2）参考源法消除探测器死时间等系统误差；3）同步监测473.3 keV和782.6 keV两条γ射线衰变曲线；4）加权线性最小二乘法的数据分析。

【样本制备】通过HNO₃溶解辐照后²³⁵U靶材，经冷却使短寿命裂变产物衰变殆尽，确保¹²⁷Sb来自母体¹²⁷Sn的完全衰变。

【半衰期测定】建立特征γ射线峰面积比(R)与衰变时间(t)的数学模型，通过参考核素校正系统误差，双能线数据交叉验证显示一致性优于0.3%。

【结论】该研究不仅将半衰期测量精度提升一个数量级，更揭示出现行推荐值可能存在0.7%的系统性偏差。对于核取证中常见的5个半衰期时间尺度，新数据可将活度推算误差从6.3%降至3%，显著提升核事件时间标记的可靠性。

这项研究为核安全监测提供了更精确的"核时钟"，其方法论对其它裂变产物半衰期测定具有示范意义。未来需进一步探究不同中子能谱对¹²⁷Sb生成率的影响，以完善核取证的全链条数据体系。