名古屋大学工学研究生院助理教授寺林亮平和教授富田秀夫开发出一种利用激光光谱法高灵敏度测量氚浓度的新技术，该研究成果于2026年4月4日发表在Springer Nature旗下期刊《科学报告》(Scientific Reports)上。
氚(Tridium)是氢的放射性同位素，自然界中含量极少，主要产生于核电站、加速器设施和核聚变实验设备的运行和退役过程。随着福岛第一核电站自2023年起向海洋排放处理后的水，准确、快速监测环境中的氚浓度成为保障社会安全的关键问题，关系到是否符合监管标准和环境影响评估。目前，液体闪烁计数法(LSC)是测量氚的标准方法，虽灵敏度高，但若样品中存在其他放射性物质，需进行复杂的化学预处理，整个过程耗费大量人力和时间。
研究团队致力于开发一种不受其他放射性物质影响且无需化学处理的光(激光)测量方法。氚化水分子(HTO)在中红外区域“4.3 µm波段”具有极强吸收，团队采用“光学谐振腔增强吸收光谱(CRDS)”技术，利用高反射率光学镜之间的多次反射大幅放大和检测微弱吸收，开发出高灵敏度的光谱分析仪。
在研究要点方面，一是实现了氚化水(HTO)红外吸收的高灵敏度观测。与传统光学方法相比，新开发的CRDS仪器性能显著提升，获得了目前世界上最高的氚光谱灵敏度。二是验证了光学方法定量线性度和重现性。团队首次在世界上通过实验证明样品中氚放射性浓度与所获得信号之间存在高度线性关系，且通过相同条件下重复测量，验证了该方法的高重现性。三是成功实现了对痕量液体样品(几微升)中氚的快速定量测量，无需预处理。
该研究具有多方面重要意义。在快速现场监测方面，与需数天的传统方法相比，新方法无需预处理即可快速测量微量样品中的氚含量，随着灵敏度进一步提高和长期稳定性验证，有望应用于核设施和聚变实验设施废水和废气的实时监测。在提高环境监测可靠性方面，该技术基于“光吸收”原理，不同于传统辐射测量(LSC)，具有快速、独立验证的潜力，有助于提高环境监测的可靠性和透明度。在先进安全管理和科学研究应用方面，有望应用于聚变反应堆中的氚管理以及加速器和核设施中的废水和废气监测，还可作为新的分析方法用于药物发现和生物研究(如药代动力学研究)中微量样品的分析。
目前，这项研究尚处于基础研究阶段，需进一步提高灵敏度以测量远低于环境排放标准的超低浓度物质，但这是实现该目标的重要一步，随着未来技术进步有望取得重大进展。
本研究由日本科学技术振兴机构(JST)战略基础研究项目(CREST)“基于原创原理的创新光学科学与技术创造”(项目编号：JPMJCR2104，项目负责人：西泽纪彦)资助，部分研究成果还得到日本学术振兴会(JSPS)科学研究补助金(JP22H05023、JP22H03869、JP23K13686)的支持。使用氚化水样品的实验在名古屋大学同位素研究中心RI实验楼的辐射控制区进行。
