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李德红赴国际原子能机构剂量实验室交流 4 }: \( J7 p3 a" ^+ o) p& M1 p
2023年8月24日，日本政府无视国际社会的强烈质疑和反对，单方面强行将福岛核事故污染水排入太平洋，对海洋环境造成不可估量的巨大危害。随后，中国全面暂停进口日本水产品。该起事件的背后是所有人都不可忽视的核安全问题。其重要性不言而喻：既是核能与核技术利用事业发展的生命线，更是我国国家安全体系的重要组成部分。核安全包含两大方面内容，即“事前”核事故防范／预警监测和“事后”辐射应急监测。“事前”预警监测和“事后”应急监测过程中溯源相关技术难题一定程度上影响了我国核技术利用产业发展。在这一领域，中国计量科学研究院电离辐射计量科学研究所李德红和团队在环境与核应急水平辐射剂量量传关键技术研究与应用上取得重要成果，并荣获中华环保联合会科学技术特等奖。 & Y6 j7 f# Q8 R* }+ z6 A4 S! J% v
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向王乃彦院士介绍核应急水平Cs－137 γ射线参考辐射场
9 k, m. ? ]% Q% D% p2 g) W5 C* ~ 核应急关键技术取得重大成果 8 ~4 y" B$ A& Q7 v9 d* j; z
李德红和团队连续攻关，自主研制了Cs－137 γ射线空气比释动能基准装置、建立了Cs－137γ射线参考辐射场，基准复现空气比释动能合成标准不确定度0．25％，达到了国际先进水平（先进国家计量实验室复现该物理量的合成标准不确定度在0．19％－0．59％之间）。Cs－137所发出的射线能量作为国际上一致认可的X和γ射线防护剂量的能量参考点，该团队所研制的基准装置从技术上解决了我国辐射防护计量器具的在Cs－137γ射线这一最为重要的标准参考能量点的量值溯源问题。项目整体技术达到国际先进、国内领先水平。同时也使得我国成为国际原子能机构／世界卫生组织（IAEA／WHO）的剂量基准实验室（PSDL，Primary Standard Dosimetry Laboratory），与美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）、德国联邦物理技术研究院（Physikalisch－Technische Bundesanstalt，PTB）等先进实验室同列，项目骨干成为IAEA／WHO剂量标准实验室科学委员会委员（全球共7人），极大提升了我国国际影响力。 " g' o: h' Z! X% }6 v; y) E' Z
该团队2014年首次完成了国际计量局组织的关键比对（BIPM．CCRI（I）－K5），比对结果的不确定度0．21％，达到了国际先进水平（该项关键比对结果的合成标准不确定度在0．21％－0．35％之间）。使得我国首次实现了基于Cs－137γ射线的空气比释动能的国际等效，健全了我国电离辐射防护剂量的量值溯源链；同时使得我国具备了国际互认和等效的检测校准能力（Calibration and Measurement Capability，CMC），为核技术在核能、环保、医学、国防、科研等各领域的安全应用提供计量保障，也为国产剂量仪表进入国际市场提供了计量技术支撑。 7 W/ @9 v) u/ q& U# G8 x: |; {6 e
两大创新达到国际先进水平 9 ?$ B/ E/ Z: v: o' V
对大多数人来说，谈及核问题都是非常遥远和陌生的。那么，用通俗一点的概念来理解，李德红团队究竟在哪方面实现了创新和突破呢？ . V; J; p9 {: h9 ]
首先是在国内首次建立了Cs－137 γ射线空气比释动能基准装置，填补了国内空白。该装置由石墨空腔基准电离室、Cs－137γ射线辐照装置、自动化定位系统、电离电流测量和数据采集系统等组成。其中，石墨空腔基准电离室完全自主研发，同时改进了电荷补偿测量电路和电容反馈电路并实现了自动测量。也就是说，他们自主设计了测量装置，并且优化和改进了测量方法。实现测量系统漏电流在fA量级，在有效信号电流在pA量级条件下，实现γ射线空气比释动能绝对测量。
& p/ ~& n2 \; \ 其次，在电离室设计过程中通过使用有限元分析模拟计算电场分布的方法优化结构，并准确确定有效测量体积，有效减少电离室漏电流，改善了电离室的坪曲线。团队采用模拟计算和实测的方法，确定了电离室复合损失、杆散射效应、壁效应、射野轴向与径向非均匀性以及壁效应等修正系数。Cs－137γ射线空气比释动能率合成标准不确定度0．25％，达到了国际先进水平。
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Cs－137 γ射线空气比释动能基准装置 专家评审会（前排中间 王乃彦院士）
- t% i6 w4 H( m8 ^/ X& g 准确溯源进一步保障安全 3 k* D% f8 B2 t6 I) [
辐射防护剂量仪表广泛应用于核能、核医学与放射医学、国防武器、科研、工业生产、农产品辐照育种和保鲜等几乎所有涉及到核技术应用的各个领域。 - X$ s" w0 A+ ?0 m
团队建立的参考辐射场以及研制的测量设备和方法已经为疾控部门、科研院所、国防、计量部门、工业企业等领域提供了相关服务和推广。“我们每年为全国各级疾病预防控制中心和环保监测机构，以及多个省市计量院所、各部委次级标准实验室、医疗卫生系统、核电站、环保监测单位和科研单位提供量值溯源。”李德红介绍说，项目典型应用组织和企业主要有：中国疾病预防控制中心、中国院子能科学研究院、北京市计量检测科学研究院、复旦大学放射医学研究所等。 “我们的装置使量值溯源更准确，安全性得到进一步保证。”李德红表示。
9 m6 h5 _" V$ W" p$ v0 k% N9 Q! f 与此同时，项目组起草的《JJG 2044－2019 γ射线空气比释动能计量器具》已于2019年9月由国家市场监督管理总局发布、2020年3月起正式实施 ，为建立γ射线辐射防护剂量溯源体系提供了基础。
f$ _0 b- b7 R: N 我国γ射线辐射剂量学领域的新台阶
. M, `; V7 [: \ x2 B Cs－137 γ射线空气比释动能基准装置的建立与国际比对的完成，标志着我国在γ射线辐射剂量学领域的研究上了一个新的台阶。
. p/ ^, H9 i# H- M6 ~7 O 项目相关研究成果得到广泛应用，所建立的计量标准装置和溯源方法对全国无源累积型剂量计监测数据提供了溯源保障，系统解决了基层实验室的剂量监测现场质控的问题，确保全国范围内测量量值准确和统一；相关的技术应用于国产无源累积型剂量测量系统研发和生产，提升了国产设备研发水平，为累积型剂量监测行业的发展提供技术支撑，提高了我国电离辐射剂量监测水平。
5 T, f1 L/ f0 ]4 `# r R 截至目前，基于Cs－137 γ射线辐射场开展对全国进行量值传递，而据统计，我国核技术科研和应用的单位三万余家。也就是说，随着基准装置的建立和投入使用，解决了全国数十万台套辐射防护剂量仪表在Cs－137标准参考能量点上的溯源源头缺失问题，为辐射防护物理量的全国量值统一与准确提供支撑和保证。
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李德红团队与“γ射线空气比释动能（环境水平）标准装置辐照器”装置
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