便携式伽马能谱仪鉴别贫化金属铀与天然金属铀的方法学

《Applied Radiation and Isotopes》：Methodology for identification of depleted metallic uranium and natural metallic uranium by portable gamma spectrometer

　　

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  NaI(Tl)便携式伽马能谱仪可在现场区分天然铀与贫化铀金属。
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  对于活度比，使用²³⁴Th（92 keV）和²³⁵U（186 keV）伽马峰。
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  92 keV峰中X射线的贡献应相应进行调整。
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  若²³⁵U/²³⁴Th活度比 < 0.046，则为贫化铀（长期平衡）。
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  若²³⁵U/²³⁴Th活度比 ≥ 0.046，则为天然铀。

引言

准确识别铀材料是核取证、环境监测和监管合规中的关键环节。在铀的各种形态中，区分贫化铀金属（DU）和天然铀金属（NU）构成了一项技术挑战，因为它们在外观、化学成分和微妙的放射性差异方面十分相似。传统的实验室光谱技术虽然精确，但通常耗费资源，不适合现场评估。在此背景下，便携式伽马能谱技术已成为一种对放射性材料进行实时、无损分析的宝贵工具。

本研究致力于开发并验证一种使用便携式伽马能谱仪有效区分DU和NU的方法。该方法利用了铀同位素（特别是²³⁵U和²³⁴Th，后者是²³⁸U的子体产物）的特征伽马射线发射，建立了可用于材料分类的光谱特征。研究重点在于测量程序、校准程序和光谱数据解释技术的开发，这些技术有助于提高现场测量的一致性和可靠性。所提出的方法旨在支持在安全、安保、燃料制造和环境等领域中的快速决策，在这些领域中，及时识别铀材料至关重要。

章节片段

方法

文献中提出了几种基于伽马能谱仪识别DU和NU的方法。Shoji等人开发了一种便捷的方法，通过实验室伽马能谱（HPGe）分析试剂级铀来区分天然铀和贫化铀（Shoji M. et al., 2001）。在其研究中，放射性相同且具有相同发射概率的核素产生的伽马射线光电峰的计数率之比被表达为伽马射线能量的函数。该

结果

使用该种方法，便携式伽马能谱仪估计了五个天然铀和贫化铀样本中²³⁵U与²³⁴Th的同位素比。净计数以CPS为单位记录。表5展示了天然铀样本的数据，表6展示了贫化铀样本的数据。

从表5中可以看出，天然铀的²³⁵U与²³⁴Th活度比为≥ 0.046，从而验证了该方法的可行性。同时也验证了天然铀的年龄，这由燃料制造设施保证。从表6中可以看出，活度

结论

本研究提出了一种实用且适用于现场的方法，使用便携式伽马能谱仪识别和区分贫化铀金属（DU）和天然铀金属（NU）。通过利用特征伽马射线发射并优化采集和分析协议，所开发的方法能够在实验室外准确、无损地评估铀同位素组成。关键判别因素包括²³⁵U和

CRediT作者贡献声明

Samsul Arefin：概念设计、数据整理、形式分析、方法、验证、写作 – 原稿撰写。S.K. Suman：资源、写作 – 审阅与编辑。N.N. Satvilkar：资源、写作 – 审阅与编辑。T.I. Khan：数据整理、调查、写作 – 审阅与编辑。R.V. Kolekar：监督、写作 – 审阅与编辑。

稿件准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本工作的过程中，作者(s)使用了Perplexity AI来进行内容组织和语言改进。使用该工具/服务后，作者(s)根据需要审查和编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。

利益冲突声明

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