法國國家科研中心（CNRS）、克洛德·伯納德-里昂第一大學(xué)、法國原子能與替代能源委員會（CEA）和里昂高等師范學(xué)院研究人員近期合作研發(fā)了一種創(chuàng)新型閃爍氣凝膠。這種材料能夠?qū)崟r、高靈敏度地測量特定放射性氣體，可為核電廠安全監(jiān)測提供關(guān)鍵技術(shù)支持。該研究成果已刊登在2024年9月2日出版的《自然光子學(xué)》雜志上。

氚、氪-85和碳-14是核電機組運行和放射性廢物處理過程中最常見的氣態(tài)放射性核素。雖然這些核素不會造成重大危害，但對它們的準(zhǔn)確檢測對于監(jiān)測核電機組正常運行狀態(tài)和預(yù)防事故發(fā)生至關(guān)重要。然而，這些純β發(fā)射體的檢測一直是個技術(shù)難題。現(xiàn)有檢測技術(shù)基于氣液混合或氣氣混合原理，存在成本高、操作繁瑣、難以快速區(qū)分核素等不足。

研究團隊開發(fā)的這項新技術(shù)基于氣固混合原理，突破了傳統(tǒng)方法的限制。他們合成了一種由閃爍材料納米粒子組成的特殊氣凝膠，這種材料具有高度多孔結(jié)構(gòu)，固體含量僅15%，卻能保持良好的透明度。當(dāng)放射性氣體與氣凝膠接觸時，放射性衰變產(chǎn)生的電子能量被轉(zhuǎn)化為可見光，并被高靈敏度系統(tǒng)即時捕獲和測量。這種方法可以實時區(qū)分和測量不同能量的純β發(fā)射，如氚和氪-85。實驗結(jié)果表明，對氚的檢測效率達20%，對氪接近100%。這種氣凝膠還具有可重復(fù)使用、廢物產(chǎn)生少等優(yōu)點。其應(yīng)用前景廣闊，不僅適用于氚和氪-85，還可能擴展到其他β發(fā)射核素的檢測，如碳-14、氙-133和氬-37，在民用、醫(yī)療和軍事領(lǐng)域都有廣闊應(yīng)用前景。作為歐洲“用于放射性檢測的閃爍多孔結(jié)構(gòu)”（SPARTE）項目的重要成果，這項研究已申請多項專利。