调查国际监测系统中检测到的异常放射性氙现象，这些现象与东亚地区的某个重要放射源有关

《Journal of Environmental Radioactivity》：Investigating anomalous radioxenon detections on the International Monitoring System related to a significant source in East Asia

　　放射性氙背景升高与朝鲜永平核设施关联性研究。国际监测系统（IMS）在东亚和太平洋地区多个站点检测到异常高水平的133Xe放射性氙，经大气传输模型和源参数反演分析，发现与永平核设施的新实验轻水反应堆（ELWR）运行高度相关，其133Xe排放率可达10^12 Bq/hour，接近全球最大医用同位素生产设施水平，对核爆炸监测构成重大干扰。

　　在国际核不扩散机制中，监测系统扮演着至关重要的角色。其中，国际监测系统（IMS）的放射性核素（RN）网络专门用于检测空气中的裂变产物和活化产物，以验证《全面禁止核试验条约》（CTBT）的执行情况。近年来，东亚和太平洋地区的多个IMS站点检测到放射性氙（radioxenon）的背景水平异常升高，这引发了科学家们的广泛关注。在2023年12月21日，国际原子能机构（IAEA）发布声明，指出朝鲜民主主义人民共和国（DPRK）的核计划中可能启动了一座新的实验压水堆（ELWR）。本文探讨了多个时期内IMS站点出现的放射性氙活动增强现象，并开始将这些空间和时间分布的检测结果与朝鲜永兴（Yongbyon）核设施的排放联系起来，借助大气传输和扩散模型进行分析。

放射性氙之所以成为监测核爆炸的重要指标，是因为其化学惰性特性。氙气能够从地下核爆炸中逸出，穿过岩石层的裂缝，最终进入大气并被远处的监测站检测到。然而，这种特性也使得放射性氙成为其他人类活动的潜在来源。例如，医疗同位素生产设施（MIPFs）、核电站（NPPs）和核研究反应堆（NRRs）等核设施也会释放放射性氙。因此，区分这些背景来源与可能的核爆炸信号是一项复杂的任务。为了提高检测的准确性，科学家们开发了多种方法，包括基于同位素比值的源类型识别、大气传输和扩散建模，以及源参数重建工具。

在检测异常的放射性氙信号时，必须考虑到这些信号可能来源于多种因素。首先，IMS站点的检测灵敏度和采样周期长度会影响对放射性氙的识别能力。例如，一些新型的“下一代”氙气采样系统能够实现更短的采样周期，从而提高对不同来源的识别能力。其次，大气传输和扩散模型对于理解放射性氙的传播路径和浓度变化至关重要。这些模型能够模拟气体从不同源点释放后的扩散过程，帮助科学家们确定最可能的源点位置和排放参数。

本文中提到的日本JPX38站点是IMS网络中一个重要的氙气采样站，其检测结果在2023年12月后出现了显著的变化。具体来说，该站点的133Xe检测浓度在2023年12月超过了以往的最高值，并在2024年12月再次出现异常。这种异常的背景水平可能与朝鲜永兴核设施的排放有关，尤其是在该设施可能启动了新的实验压水堆之后。为了验证这一假设，科学家们进行了多轮大气传输和扩散建模，并结合了源参数重建工具，如FREAR，以估算可能的排放参数。

在建模过程中，科学家们发现，永兴核设施的排放量可能相当可观，甚至接近一些医疗同位素生产设施的排放水平。这表明，如果永兴设施的排放确实增加，那么其对全球放射性氙背景的影响可能已经显著。同时，研究还发现，放射性氙的检测不仅与排放量有关，还受到大气传输时间和路径的影响。例如，某些短寿命的氙同位素，如133mXe和135Xe，其衰变时间与大气传输时间相近，因此可能在检测中被显著稀释或无法被识别。

为了进一步确认这些检测是否与永兴核设施有关，科学家们还进行了逆向建模分析，以确定可能的源区和排放时间。通过这些模型，他们发现，在2024年12月的检测中，永兴核设施的排放可能在多个时间点发生，并且这些排放可能影响了多个IMS站点，包括美国的Wake Island和Hawaii的USX77和USX79站点。这些结果表明，永兴核设施的排放活动可能已经持续了相当长的时间，并且其影响范围可能远超预期。

此外，本文还讨论了放射性氙监测对核爆炸检测的重要性。由于放射性氙的背景水平显著上升，科学家们必须采用多种方法来区分可能的核爆炸信号和背景干扰。这包括使用多同位素比值分析、结合地震数据进行时间同步，以及利用先进的检测技术和建模方法。这些方法的综合应用有助于提高监测的准确性，确保核爆炸信号不会被误判或漏检。

总之，本文揭示了放射性氙监测在核爆炸检测中的复杂性和挑战性。随着全球放射性氙背景水平的不断变化，科学家们需要不断改进监测技术和分析方法，以应对这一日益严峻的挑战。同时，这一研究也强调了国际合作在核不扩散监测中的重要性，通过共享数据和资源，可以更有效地识别和跟踪放射性氙的来源，从而为全球核安全和不扩散机制提供可靠的支持。