论文标题：Gamma-ray Spectroscopy in Low-Power Nuclear Research Reactors

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-4362/5/1/3?n1=43&_utm_from=315ffb84f5

期刊名：Journal of Nuclear Engineering

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在核能领域，伽马射线谱技术对于反应堆的堆芯设计、辐射防护以及核安全保障发挥着关键作用。尤其是在低功率核研究堆中，由于环境通量较低，伽马谱的测量与分析更具挑战性，同时也为探测器性能的测试提供了理想平台。近日，美国密歇根大学核工程与放射科学系的Oskari V. Pakari、Sara A. Pozzi等学者，联合瑞士Paul Scherrer Institute及美国The Ohio State University Nuclear Reactor Laboratory的团队，在Journal of Nuclear Engineering发表了题为《低功率核研究反应堆中的伽马射线能谱》的最新研究成果。

研究过程与结果

该研究选取了两座低功率研究堆作为实验平台：瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的CROCUS堆，额定热功率100瓦；以及美国俄亥俄州立大学的OSURR堆，额定热功率500千瓦。两者均提供了伽马场实验的理想环境，避免了高功率反应堆中伽马谱信号堆积过重导致的谱线重叠问题，填补了低功率堆伽马能谱数据的空白。

研究团队采用了四种不同类型的伽马探测器：

1.无机闪烁体（CeBr?），因其优异的能量分辨率和耐高温振动特性，成为测量的主力探测器；

2.高纯锗半导体探测器（HPGe），用作高分辨率的参考设备，支持同位素精准识别；

3.有机闪烁体（含反式芪和有机玻璃OGS），首次在核反应堆环境中验证OGS的脉冲形状识别（PSD）能力。

探测器分别部署在堆芯内部（如CROCUS的控制棒通道）及外围束流通道（如OSURR的快中子束端口），利用高精度波形数字化仪采集数据，并结合蒙特卡罗模拟对能谱特征进行深入分析。

HPGe探测器在CROCUS停堆后成功识别出46种核素，包括裂变产物¹⁴⁰La和¹³⁵Xe，峰值能量偏差控制在±2.2 keV以内。CeBr₃探测器在低功率下能够分辨叠加峰（如965 keV和1596 keV），但高功率时信号堆积明显。OGS虽然在PSD性能上略逊于反式芪，但因其成本低、可塑性强，适合未来规模化应用。此外，有机闪烁体的首次反应堆内子/伽马混合场实时PSD实验，展示了该技术在双粒子成像和剂量监测中的潜力。

CeBr₃与HPGe在CROCUS和OSURR低功率堆中的伽马能谱对比，显示低分辨率探测器峰值叠加现象。

研究总结

本研究表明，低功率核研究堆为伽马能谱技术的多探测器性能测试和同位素识别提供了独特平台。未来，研究团队计划拓展应用于实时监测短寿命核素（如¹³⁵Xe），以追踪反应堆中毒及事故释放情况。同时，将测试新型探测器（如CsPbBr₃）以求在分辨率和成本之间实现更优平衡。研究成果也将为小型模块化反应堆（SMR）的设计与安全评估提供重要基准数据。

此次工作不仅为核安全和辐射防护提供了坚实的实验依据，也为先进探测器在复杂核环境中的应用铺平了道路，助力核能领域向更安全、高效方向发展。

Journal of Nuclear Engineering期刊介绍：https://www.mdpi.com/journal/jne

主编：Dan Gabriel Cacuci，University of South Carolina， USA

期刊创刊于2020年,是一本国际开放获取期刊，发表同行评审的论文。期刊涵盖了与核和辐射过程的科学和应用相关的原创研究、想法和进展。发文类型包括original research papers, reviews, communications, brief reports, opinions, technical notes, editorials等。

截至目前，Journal of Nuclear Engineering期刊已被Scopus, ESCI (Web of Science), EBSCO等数据库收录。