美国杰斐逊实验室签署CRADA协议推进地下氚连续监测仪商业化：攻克核电与聚变设施地下水低能β粒子在线监测难关

美国能源部(DOE)托马斯·杰斐逊国家加速器设施(Thomas Jefferson National Accelerator Facility，简称杰斐逊实验室/Jefferson Lab)宣布与初创企业Canary Instruments正式签署合作研发协议(Cooperative Research and Development Agreement, CRADA)，携手推进其自主研发的新型地下连续放射性同位素环境监测仪(Subsurface Continuous Radioisotope Environmental Monitor, SCREM)的商业化进程。该技术专门用于核电站、核燃料设施及未来核聚变示范电站周边地下水氚污染的实时在线监测。

在现行核设施地下水辐射监测体系中，主流检测手段依赖人工周期性取样送检，虽然测定精准，但属于“劳动密集与时间密集型”作业，且仅能提供取样瞬间的水体数据快照，难以及时捕捉突发性、偶发性的低浓度放射性外溢。SCREM系统针对长期监测需求设计，可直接深埋于监测井或地质钻孔中，依靠自带电源实现连续数月至数年的原位不间断数据采集与记录，显著提升了低浓度同位素探测的灵敏度与时间连续性。

在探测技术路线与底层物理架构上，SCREM攻克了氚衰变释放极低能量β粒子(Beta Particles)难以远距离穿透和探测的物理瓶颈。系统采用了无包层闪烁光纤(Unclad Scintillating Fibers)栅格结构与硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)结合的设计方案：

直接浸水接触与大浸润面积：无包层闪烁光纤阵列直接与地下水接触并允许水流穿透，最大化光纤与水体的接触面积，使水中的超低能β粒子能够直接轰击闪烁体激发光子;

微型化与低功耗SiPM读出：光信号沿光纤两端传输至SiPM，相较于体积庞大、高压驱动且易受地下温湿影响的传统光电倍增管(PMT)，SiPM在极小的微型封装内仅需低压即可提供大信号输出，且光谱响应特性与光纤发光波长高度匹配;

双端符合测量消除热噪声：光纤两端采集的光子信号通过精密符合测量(Coincidence Detection)电路进行甄别，几乎彻底消除了深地环境下的热本底噪声。此外，通过调整光纤尺寸与参数，该架构亦可灵活拓展用于伽马射线(Gamma Rays)、阿尔法粒子(Alpha Particles)或中子的在线监测。

受让该项技术成果的初创公司Canary Instruments由美国能源部“Boost Platform”科技转化扶持计划孵化成立。虽然SCREM原始专利涵盖了传统裂变核电站的地下水监测应用场景，但Canary Instruments初期将重点面向监管机制更具灵活性且商业化提速的核聚变示范装置市场进行推广。依托该项CRADA协议，双方科研人员将继续深化读出电子学优化、基准性能验证与全功能原型机开发，加速打通国家实验室重大核物理检测成果向工业基础设施安全防护落地的转化链条。