檢測比大頭針還小的核材料

國際原子能機構將分析員和專家聚集一堂，核查核材料和核技術僅用于和平目的。原子能機構根據從國家正式申報、現場核查活動收集的信息以及其他保障相關信息，提供可信的保證。原子能機構視察員在現場可能開展的一項活動是從核設施和其他相關場址收集和分析樣品，主要是核材料樣品和環境樣品。

自20世紀70年代以來，收集核材料樣品是為了核材料衡算。樣品通常含有克量級的鈾和毫克至微克量級的钚。這些樣品被裝在特殊的小瓶和保護性容器中，經安全密封后運往位于奧地利塞伯斯多夫的原子能機構核材料實驗室進行分析。2021，原子能機構收集了700多個核材料樣品。

原子能機構保障分析服務辦公室主任Steven Balsley表示：“從原子能機構視察員收集樣品到原子能機構實驗室進行分析，然后在維也納總部對結果進行最終評價，嚴格的質量檢查過程確保了結果的正確性，并得出適當的結論。”

20世紀90年代，原子能機構視察員開始進行環境取樣，這已被證明是用于檢測未申報核材料或核活動的最重要工具之一。環境樣品包括一塊10厘米×10厘米的棉布，原子能機構保障視察員用該棉布擦拭表面，收集數百萬個微小的灰塵顆粒物。這些塵埃所包含的信息不僅能夠表明是否存在核材料，還能夠揭示核材料類型（例如分離的钚或高濃鈾）、核材料年齡以及是否存在其他物質。

原子能機構環境取樣保障信息分析員Todd Mock表示：“通過分析視察員在現場收集的棉布擦拭樣品，原子能機構可以檢測出低于1萬億分之一克重的核材料。”

2021年，原子能機構收集了470多個環境樣品。約80%的環境樣品由屬于分析實驗室網絡的16個外部實驗室進行分析，其余的樣品則在塞伯斯多夫的原子能機構環境樣品實驗室進行分析。經原子能機構認證，分析實驗室網絡由原子能機構成員國和歐盟委員會的外部實驗室組成，這些實驗室是對原子能機構在塞伯斯多夫的自有實驗室所做工作的補充。

分析環境樣品需要仔細處理和使用高靈敏度的儀器，不僅要檢測出微量的核材料，還要確保樣品中只含有來自指定場所的顆粒物。在采集樣品之前，視察員要進行視察前的檢查，擦拭一下自己的衣服，以便將取樣過程中源于取樣視察員的痕量顆粒物列入衡算。

視察員以兩人一組的方式收集環境樣品，以盡可能減少污染。一名視察員負責處理“臟的”擦拭物，另一名視察員負責操作取樣設備。

樣品到達實驗室后，通過對每個樣品重新標記，進行匿名處理，以確保分析的獨立性。然后對樣品進行是否存在放射性核素篩查。篩查結果被發送給信息分析員，他們至少指定兩個實驗室按照具體說明對樣品進行更詳細的分析。 

分析基本包括兩種類型：整體分析和顆粒分析。

整體分析技術可以檢測到極少量的核材料，并用于確定擦拭物上的鈾和钚的數量，以及平均同位素組成。自20世紀90年代中期以來，原子能機構一直在使用整體分析技術，它是檢測微量核材料存在的最佳方法。這種類型的分析需要將整個擦拭物溶解在溶液中，這可能需要幾天時間。然后，使用高度精密的設備對擦拭物溶液的液滴進行分析。平均而言，每份樣品的整體分析需要三到四周的時間。 

顆粒分析通常需要幾天時間，用于確定單個顆粒中鈾和钚的同位素組成，從而揭示不同的材料和工藝。具體方式是對擦拭樣品中的微觀顆粒進行真空處理，并將其放在一個圓盤上，用精密儀器進行分析，確定同位素信息。自1999年以來，環境樣品實驗室一直利用質譜儀進行顆粒分析，并且在2022年，原子能機構部署了一臺新的大型幾何二次離子質譜儀，以將其顆粒分析能力保持在最高水平。

經分析后，結果被上傳到一個安全的數據庫，由原子能機構信息管理專家進行進一步評價和分析。然后，這些結果與所有其他相關信息一起被用來支持得出保障結論。