摩洛哥 TRIGA MARK II 反应堆中子活化分析：现状、方法学进展、应用及未来展望

《Annals of Nuclear Energy》：Neutron activation analysis at the Moroccan TRIGA MARK II reactor: state of the art, methodological advances, applications and future perspectives

　　

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  回顾了NAA在摩洛哥TRIGA Mark II反应堆上的发展历程。
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  总结了比较法和k?标准化法在INAA中的方法论进展。
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  突出了其在环境、食品、植物和地质学研究中的应用。
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  通过IAEA互比实验评估了CNESTEN的性能。
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  讨论了PGNAA的发展及其与现有INAA设施的未来整合。

引言

准确测定环境、生物和地质基体中的元素组成对于理解自然过程、评估污染状况以及保障食品和公共卫生安全至关重要。在现有的分析技术中，中子活化分析（NAA）被广泛认为是多元素测定中最可靠、最灵敏的方法之一，这得益于其高精度、低检测限和非破坏性特点（Mohammadzadeh等，2018）。

NAA基于中子诱发的核反应，通常为(n,γ)反应，生成具有特征伽马射线发射的放射性同位素。这些发射使得无需复杂化学制备即可进行元素的定性和定量分析。特别是，仪器中子活化分析（INAA）因其简便性和可重复性而获得广泛认可，尤其是结合k?标准化方法时，该方法提高了分析的一致性并消除了对元素特定标准物质的需求（Chahidi等，2021；Bounouira等，2014）。

在摩洛哥，由国家核能、科学与技术中心（CNESTEN）运营的TRIGA MARK II研究反应堆是基于中子的分析技术的关键基础设施（Ghninou等，2022；Erradi和Essadki，2001）。在过去十年中，在该设施进行的众多研究展示了INAA在广泛应用领域中的多功能性。这些应用包括通过分析沉积物和水系统进行环境监测（Mejjad等，2016；Mejjad等，2018；Elafia等，2019）、地质材料的地球化学表征（El Basraoui等，2023；Moubakou Diahou等，2023），以及对生物和食品基体的研究，如药用植物、香料和农产品（Aarab等，2023；Didi等，2025；Badague等，2025a；Said等，2024）。

这些研究表明，INAA能够以高精度和可靠性定量分析主要元素、微量元素和稀土元素，即使在复杂基体中也是如此。此外，最近的研究还展示了INAA与互补技术如电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）的整合，以增强分析性能和验证效果（Ebrahim等，2017；Aarab等，2026a）。

尽管具有这些优势，INAA也存在某些局限性，特别是与测量前需要放射性衰变相关的需求，这限制了其在时间敏感或实时应用中的使用。为了应对这些局限性，瞬发伽马中子活化分析（PGNAA）正受到越来越多的关注，这是一种基于中子俘获反应期间即时检测伽马射线的先进技术。

在CNESTEN，PGNAA目前正处于开发阶段，并已作为多项基于模拟的研究课题，关注系统设计、中子束优化和安全评估（Jalil等，2019；Amsil等，2021；Didi等，2021a；Amsil等，2023；Yousfi等，2025a；Yousfi等，2026）。虽然尚未投入实验运行，但这些工作反映了扩展摩洛哥TRIGA MARK II反应堆分析能力的战略举措，并与基于中子的分析国际发展保持一致。

在此背景下，本综述旨在全面概述摩洛哥TRIGA MARK II反应堆上的中子活化分析，特别关注：(i) INAA的方法论进展，(ii) 其在环境、生物和地质领域的多样化应用，以及(iii) PGNAA作为互补分析技术的未来发展。通过综合近期研究并展望未来方向，本研究旨在将CNESTEN定位为基础先进的区域中子分析研究平台。

章节摘要

方法论框架

本研究以叙述性综述的形式进行，旨在全面而批判性地综合摩洛哥TRIGA MARK II研究反应堆（CNESTEN）上的中子活化分析活动，同时允许整合多样化研究，重点关注方法论发展和应用导向研究。文献通过在Scopus和Web of Science数据库中进行有针对性的检索来确定，并结合了前后引追踪方法。

核活化与放射性衰变

中子活化分析（NAA）基于通过中子诱发反应将稳定靶核转变为放射性核，最常见的是(n,γ)反应。在辐照期间，放射性产物的形成与其放射性衰变同时发生。假设中子通量恒定且靶核素的消耗可忽略不计，此产生-衰变过程可描述如下（Parry，1991；Krivan，1979；国际原子能机构，2021）：$$\frac{\mathit{dN}?(t}{}$$

TRIGA MARK II反应堆与分析装置

由CNESTEN运营的摩洛哥TRIGA MARK II研究反应堆是支撑摩洛哥中子活化分析的核心基础设施。作为池式研究反应堆，它专门用于分析、教育和研究目的，为基于中子的技术提供了多功能平台（Nacir，2016；Ghninou等，2022）。

TRIGA MARK II反应堆的关键特点之一是其稳定的

方法论进展

在摩洛哥TRIGA MARK II研究反应堆上的中子活化分析（NAA）已取得显著的方法论进展，通过实施和验证k?标准化方法，并结合辐照特征分析、探测器校准和数据处理的改进实现了这一目标。

一个重大突破是k?-INAA方法的成功实施，与相对法相比，该方法简化了实验程序，消除了需要

CNESTEN上的INAA应用

在摩洛哥TRIGA MARK II研究反应堆（CNESTEN）上进行的中子活化分析（NAA）已广泛应用于多个科学领域，包括环境监测、地球化学、生物研究和方法论发展。这些应用得到了一系列实验研究的支持，这些研究共同证明了该技术的多功能性、灵敏度和可靠性。

这些应用的多样性和范围如表1所示，

新兴创新：CNESTEN上的PGNAA应用

在成熟稳定的INAA技术之外，在摩洛哥TRIGA MARK II研究反应堆上开发瞬发伽马中子活化分析（PGNAA）设施也投入了大量工作。与INAA不同，PGNAA基于中子俘获反应期间伽马射线的瞬时发射，能够进行实时、非破坏性的元素分析，特别适合于块状和非均质材料。

在CNESTEN，PGNAA系统目前正处于

INAA与PGNAA的比较分析

摩洛哥TRIGA MARK II反应堆上的中子活化分析具有成熟稳定的仪器中子活化分析（INAA）和新兴互补方法瞬发伽马中子活化分析（PGNAA）并存的特点。虽然两者都依赖中子诱发反应，但在分析原理和操作能力方面存在根本差异。

目前CNESTEN已投入运行的INAA基于放射性衰变后的延迟伽马发射

未来展望

摩洛哥TRIGA MARK II研究反应堆上基于中子的分析技术的持续发展，为科学研究和应用领域开辟了新前景。在成熟稳定的仪器中子活化分析（INAA）能力和正在开发的瞬发伽马中子活化分析（PGNAA）基础上，未来努力应聚焦于若干战略方向。

一个关键优先事项是将INAA和PGNAA整合在一个统一的分析中

结论

本综述全面概述了在摩洛哥TRIGA MARK II研究反应堆（CNESTEN）上进行的中子活化分析（NAA）活动，突出了其在推进环境、地质、生物和食品相关领域的多元素分析中的关键作用。大量已回顾的工作表明，仪器中子活化分析（INAA），特别是通过实施k?标准化方法，已达到高度

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本论文中报告的工作。

Iliasse Aarab|Hamid Bounouira|Hamid Amsil|Abdelwahab Badague|Abedessamad Didi|Fouad Taous