随着我国核能规模扩大和非动力核技术的广泛应用,核设施低放射性流出物排放的压力与日俱增,内陆收纳水体的放射性水平已成为核设施周边辐射环境监督监测的重要对象。对收纳水体的在线γ能谱测量技术是保障公众辐射安全的重要监测技术手段。因此,开展水体在线γ能谱监测方法技术研究具有重要研究意义和实用价值。本文以水体放射性污染在线监测需求为引导,完成了水体在线γ能谱测量系统的设计和实现,开展了水体在线γ能谱测量关键技术研究与应用,主要研究内容和成果如下:（1）水体在线γ能谱探测装置设计与实现。基于水体在线γ能谱测量系统的功能要求和最低可探测限要求,选用具有高能量分辨率的N型同轴电制冷高纯锗探测器为γ射线探测器,其能量分辨率≤2.3 ke V@1332 ke V峰(⁶⁰Co)。通过有效探测距离理论推算,兼顾设备成本和承重,设计了外径φ720 mm×875 mm&内径φ500 mm×600 mm的圆柱体铅室,内衬2 mm厚无氧铜,实测铅室内本底为2.69cps（3Me V以下）。铅室外侧设计了自动校准单元,由低活度¹³⁷Cs源、屏蔽体和屏蔽阀组成,实现了对水体在线γ能谱测量系统谱漂和探测效率的自动校准。实验表明,水体在线γ能谱测量系统的最低可探测限为0.006 Bq/l(¹³⁷Cs,24h)。基于水体在线γ能谱探测装置物理结构,采用蒙特卡罗数值模拟方法完成了水体在线γ能谱测量的无源探测效率计算,构建了对不同能量射线的无源探测效率刻度曲线和数学模型。为了验证无源效率刻度数学模型的准确性,配制了不同浓度的²²⁶Ra、¹³⁷Cs和⁴⁰K校准溶液,实测γ能谱测量系统的探测效率与蒙特卡罗数值模拟得出的探测效率的相对误差均小于8%。（2）水体在线自动采样装置设计与水样放射性核素分布均匀性研究。在采集水样代表性方面,设计了可自行调节采样深度的多孔水样采样器和双通道水样采集冗余回路,在测量室前端设计了沉淀池和筛网,采用过滤和自沉淀的方式对水样进行预处理。测量室采用一侧上位进水和底部中间下位出水设计,据此建立了理想均匀条件下测量室水样放射性核素特征γ射线全能峰面积与水体采样回路的采样流速、采样时间的数学关系式。在测量室内水中放射性核素分布均匀性方面,基于静态和动态两种扩散模式研究,采用Fluent模拟软件的Standard k-ε模型仿真放射性核素在测量室内分布,建立对流扩散分布模型。在此基础上,利用蒙特卡罗模拟不同分布状态下的放射性核素γ探测效率,构建了放射性核素γ特征峰面积计数率随时间变化的g（?,t）函数,实现了对水中放射性核素活度浓度异常预警时间的预估;构造了γ核素活度浓度的预测函数模型,为快速预测放射性核素活度浓度提供了理论基础。（3）水体在线γ仪器谱数据处理和放射性活度定量分析研究。针对天然水体γ能谱仪器谱散射背景高、γ谱线干扰多和特征峰弱的特点,以及能谱数据快速处理的客观需求,提出了基于小波滤波谱线降噪、SNIP和FFT本底扣除和总峰面积法计算特征峰面积的仪器谱解析方法。采用不同活度浓度的²²⁶Ra、¹³⁷Cs和⁴⁰K校准溶液,在仪器谱上分别选择186 ke V、661 ke V和1460 ke Vγ射线全能峰,对水体在线γ能谱测量系统进行放射性核素活度定量标定,²²⁶Ra、¹³⁷Cs和⁴⁰K核素活度浓度的拟合度分别为0.9998、1.0和0.999。采用蒙特卡罗数值模拟和物理实验探讨了水中非放射性和放射性悬浮颗粒物（浊度）对在线γ能谱测量结果的影响,当浊度小于5000时,水中非放射性悬浮颗粒物对²²⁶Ra、¹³⁷Cs和⁴⁰K特征γ射线的探测效率的影响微弱,相对误差小于0.4%;水中放射性核素活度浓度随着放射性悬浮颗粒物水体浊度增大而呈线性增加,采取自沉淀预处理方法能有效降低放射性悬浮颗粒物对测量结果的影响。在分析水中天然放射性核素和人工放射性核素α和β^-辐射体放出γ特征能量的基础上,建立了基于核素特征γ射线注量率估算水中总α/总β放射性活度的数理方程,为水体在线γ能谱测量估算水中总α/总β放射性活度提供技术方法。（4）水体在线γ能谱测量系统的初步应用与效果。本论文研发的水体在线γ能谱测量系统安装在成都市郫都区居民饮用水源保护区内的平乐寺水质监测站。该测量系统自2018年3月至2018年8月间对平乐寺水质监测站的水样开展了试生产性测量,连续采集了114条γ能谱数据。监测结果显示,总α活度浓度在0.0002～0.0748 Bq/L范围内,算术平均值为0.0214±0.0152 Bq/L,总β活度浓度的范围为0.0073～0.1267 Bq/L,算术平均值为0.0506±0.0248 Bq/L。2018年3月间水体在线γ能谱测量系统测量水中总α和总β的活度浓度的月均值分别为0.0408Bq/L和0.0846 Bq/L,与实验室分析结果的相对误差分别为3.03%和15.89%。测量该饮用水源的所有总α活度浓度和总β活度浓度均低于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中总α放射性指导限值0.5 Bq/L与总β放射性指导限值1.0 Bq/L。测量系统报送的水中总α/总β活度浓度已成为四川省辐射环境监管中心站对成都市饮用水源放射性环境日常监测依据。