2011年3月11日，由于地震和海啸，日本福岛第一核电站发生了核事故，向环境中释放了大量的放射性物质，此次核危机引起了人们的关注，国内外多家监测站先后测到了环境中的人工放射性核素¹³¹I、¹³⁷Cs、¹³⁴Cs等。4月5日，西北某地降了一场大雪，为了解福岛核事故对此次降雪是否造成放射性污染，笔者应用超低本底HPGe γ谱仪和液体闪烁能谱仪，分析了雪水中人工放射性核素的种类和含量。

1 实验器材和方法 1.1 实验器材

超低本底HPGe γ谱仪、含²⁴¹Am、¹³⁷Cs和⁶⁰Co的混合点源、直径14cm高17cm塑料样品杯、QUANTULUS型超低本底液体闪烁能谱仪、0.45μm滤膜等。其中超低本底HPGe γ谱仪由BE3830型HPGe探测器、777型铅屏蔽室、DSA1000多道分析器、Genie2000谱收集与分析软件、LabSOCS无源效率刻度软件等组成^[2]。

1.2 实验方法

4月5日12时，采集降雪的样品，放入干净的塑料桶内，密封，置于实验室内自然融化成雪水。将雪水装入直径14cm高17cm塑料杯内密封。

利用含²⁴¹Am、¹³⁷Cs和⁶⁰Co的混合点源对超低本底HPGe γ谱仪进行能量刻度^[1-3]。

将直径14cm高17cm塑料样品杯置于HPGe探测器上方，测量120 000s后分析测量谱，其中效率刻度采用LabSOCS软件进行。将雪水经0.45μm微孔滤膜过滤，取8mL水样，按样品和闪烁液的体积比8 : 12进行制样。将样品置于超低本底液体闪烁能谱仪内，测量6 000s。

2 结果

超低本底HPGe γ谱仪分析雪水中半衰期小于150d^[3]的某核素的活度浓度时，由下式进行计算:

(1)

式中: Act-核素的活度浓度，Bq /L; N-该核素特征能峰内的净计数; λ-核素的衰变常数，s^-1; ε-某特征能量的探测效率; P_γ发射该特征能量γ射线的几率; t-样品测量的时间，s; t'-样品采集至测量时的时间间隔，s; L-样品的体积，L。

对雪水中半衰期大于150d^[3]的核素的最小可探测活度MDA，可由下式进行计算:

(2)

式中: N_b为该核素特征能区内的本底计数; 其他同式(1)。

经LabSOCS无源效率刻度软件可得，超低本底HPGe γ谱仪对雪水样品的探测效率公式为:

(3)

式中: ε-某特征能量的探测效率; E-射线的能量，keV。

对测量的γ谱分析得出雪水样品中人工γ放射性核素为¹³¹I，活度浓度为0.30Bq /L，测量不确定度为10%。γ谱中未能分析得出¹³⁴Cs、¹³⁷Cs的含量，在测量时间为120 000s，样品量为2.6L时，超低本底HPGe γ谱仪对¹³⁴Cs、¹³⁷Cs的最小可探测活度MDA分别为0.05 Bq /L、0.06 Bq /L。

超低本底液体闪烁能谱仪测量6 000s，分析得出雪水样品中氚的含量为10.7 Bq /L，测量不确定度为15%。

3 讨论

(1) ¹³¹I是反应堆事故中最容易泄漏的放射性核素。对我国西北某地的降雪进行取样测量，分析得出雪水中含有微量的¹³¹I，表明了福岛核电站事故造成大量的放射性泄漏蔓延到距日本较远的我国西北地区。

(2) 雪水中的人工放射性核素¹³¹I含量极小，氚的含量跟雨水和自来水相当，放射性¹³⁴Cs、¹³⁷Cs的含量低于仪器的最小可探测活度，表明西北此次降雪中因放射性泄漏造成的污染，是可以接受的^[4]。

(3) 核电事故对环境和人类的影响，应该引起人们的关注，必须重视核反应堆本身的安全性同时，还应考虑自然灾害、恐怖活动等引起的核危机。