放射性氙主要同位素γ射线发射几率测定新方法研究

Decay parameters, particularly γ-ray emission probabilities, are foundation in various applications (for example, radiation metrology, radiation protection, and research on nuclear structure).Radioxenon isotopes (131mXe, 133mXe, 133Xe and 135Xe) are important nuclide applied in radiation environmental survey, verification for nuclear test, nuclear medicine and burnup determination of nuclear fuel.Their γ-ray emission probabilities are difficult to measured experimentally and normally evaluated through a calculation method using relative γ-ray intensities and internal conversion electron coefficient data. This method has a relatively large uncertainty. In this project, technique researches of preparation of radioactive pure radioxenon isotopes, absolute activity measurement, and gaseous sample efficiency calibration for HPGe γ spectrometer are planned to conduct. A novel method to determine the γ-ray emission probabilities of radioxenon isotopes, involving the measurement of the absolute activity using length-compensated internal gas proportional counters and γ-ray intensity using an HPGe detector, will be developed. The precise and reliability of the γ-ray emission probabilities of radioxenon isotopes would be enhance enormously. This research work can provide quality assurance in various application area mentioned above and afford precise and reliability data for many research area such as evaluation for nuclear parameters, research on nuclear structure. The relative basis theory research would be promoted significant.

准确测量放射性核素的γ射线发射几率是电离辐射计量学、辐射防护以及研究核结构等研究和应用领域的基础。作为辐射环境监测、核试验核查、核医学和核燃料裂变燃耗测定的关键核素，氙同位素（131mXe、133mXe、 133Xe和135Xe）γ射线发射几率实验测量难度大，目前国内外所使用的氙同位素γ射线发射几率均是由实验测定γ射线相对强度和内转换系数等参数后，由核衰变纲图理论计算得到，不确定度较大。本项目拟开展放射性纯氙同位素制备、活度绝对测量和HPGeγ谱仪测量气体条件下效率刻度等关键技术研究，实验测量氙同位素活度和γ射线发射强度，建立氙同位素γ射线发射几率测量新方法，提高测量准确度和可靠度，为核试验核查、大气环境放射性监测、核医学诊断、核燃料裂变燃耗测定以及核设施运行安全评估等应用领域提供质量保证，同时为核衰变参数评价、核结构研究等提供准确可靠的数据,推动相关基础理论研究的发展。

放射性氙同位素是全面禁止核试验条约（CTBT）放射性核素监测的重点，是辐射环境监测的重要内容，也是核医学和核燃料裂变燃耗测定的重要核素。其γ射线发射几率是这些研究和应用领域所必需的一个重要参数。国内外文献报道的氙同位素γ射线发射几率数据均由核衰变纲图理论计算得到，不确定度较大。本项目针对γ射线发射几率准确测定的需求，制备了高放射性纯氙同位素样品，完成了氙同位素活度的绝对测量，开展了测量气体条件下γ射线效率刻度技术研究，准确测量氙同位素的γ射线发射强度，从而实验测定了氙同位素γ射线发射几率，提高测量准确性和可靠性，本项目的特色主要有：.（1）建立了放射性纯氙同位素样品制备方法。特别是建立的通过化学除杂制备131mXe样品的方法，相较于质谱和色谱分离除杂技术，制备的131mXe样品放射性纯度高、活度大、技术简单。.（2）研制了以海绵为基质的气体样品刻度源。该刻度源基质密度小，自吸收小，样品分布均匀，实现了HPGe γ谱仪测量气体条件下效率的准确刻度。.（3）建立了氙同位素γ 射线发射几率实验测量方法，利用内充气正比计数管采用长度补偿法准确测量了氙同位素的活度，利用HPGe γ谱仪准确测量了氙同位素的γ射线发射率，从而实验直接测定了氙同位素的γ 射线发射几率，相较于通过纲图理论计算，提高了γ 射线发射几率的准确性。.本项目准确测量的放射性氙同位素γ射线发射几率数据，可为核试验核查、大气环境放射性监测、核医学诊断、核燃料裂变燃耗测定以及核设施运行安全评估等应用领域提供质量保证，同时可为核衰变参数评价、核结构研究等提供准确可靠的数据，推动相关基础理论研究的发展。建立的氙同位素γ 射线发射几率实验测量方法还可推广应用于其它气体放射性核素γ 射线发射几率的实验测定。