随着社会经济发展，能源的需求量不断增加。伴随着核能的大力发展，产生了大量放射性物质。这些放射性物质在运输和最终处置前，必须对其进行甄别和测量，确定其所含核素及活度。由于放射性废物在贮存期间，其所含核素会随着时间的推移而逐渐衰变。同时这些废物内核素分布不均匀，因此常规取样方法难以获得有效测量样本用于估算废物桶内的核素及活度。并且，废物桶内填充材料一般都经过压缩减容处理。取样时，若操作不当极易造成二次污染。因此，无损测量方法是最行之有效的放射性废物测量方法。分段γ扫描技术和层析γ扫描技术是两种最主要的非破坏性测量方法。分段γ扫描技术测量时间短，对核电厂中产生的放射性物质分布不均及填充材料分布不均的废物桶探测误差较大。而层析γ扫描技术具有较高的探测精度，但由于其探测时间远大于分段γ扫描技术。因此，限制了该技术在核电厂中的广泛应用。　　针对上述问题，本论文针对分段γ扫描技术和层析γ扫描技术开展研究，主要研究内容及成果包括：　　1.建立了死层厚度快速修正方法　　针对使用蒙特卡罗方法进行死层厚度修正时，计算量大、计算时间长的问题，提出了新的死层厚度修正方法。在研究过程中，发现死层厚度与探测效率计算误差呈线性关系。当该误差为零时所对应的死层厚度为最优值。并使用死层厚度与探测效率计算误差绝对值的平均值的关系验证了死层厚度，发现该死层厚度对应误差最小。因此，该修正方法能够快速准确修正探测器死层厚度。　　2.建立了具有普适性的探测效率实时计算方法　　针对目前SGS技术中探测效率计算精度较差的问题，提出了一种基于探测器、方准直孔以及探测对象几何尺寸及位置关系的探测效率数值计算方法。使用该方法能够根据不同的废物桶的实际情况实时快速计算出方孔准直器的探测效率。在此基础上重构了探测器有效照射面积等参数的计算公式，建立了适用于各种形状准直器的探测效率计算方法，提高了该计算方法的普适性。使用该方法对一个水泥桶中不同半径位置的放射源探测效率进行计算，平均误差小于3％。并将这些方法应用于基于双探测位置的改进型SGS技术，单放射源最大误差为17.6%，平均误差为10%。多放射源时最大偏差为23.6%，平均偏差为7.9%，均优于传统SGS技术测量结果。　　3.建立基于自适应网格技术的TGS三维活度重建算法及相应实验系统　　在二维自适应网格算法的基础上提出三维自适应网格算法，根据该算法开发了相应的TGS三维活度重建软件。为了进一步验证TGS三维活度重建软件，建立了TGS实验系统，并开发相应控制软件及HPGe探测器控制软件。该系统能够同时实现基于双探测位置的改进型SGS技术和TGS技术。开展验证实验，实验表明在测量单个放射源时基于自适应网格的TGS技术重建的活度优于传统TGS技术。在测量多个放射源时，两种算法各有优劣，平均误差均在4%左右。但基于自适应网格的TGS技术探测时间仅为传统TGS技术的一半。由此验证了基于自适应网格技术的TGS算法优于传统TGS算法。并通过该实验研究验证了实验系统的可靠性，为进一步研制γ射线探测系统样机打下基础。　　4.建立基于LaBr3探测器的TGS三维活度测量技术　　针对LaBr3探测器本底以及能峰漂移现象，提出LaBr3探测器探测谱的预处理方法。使用预处理后能谱分析所得的峰面积计算出的活度与真实活度的误差在3%以内。通过实验研究，发现LaBr3探测器道址与γ射线能量具有良好的线性关系；当γ射线能量越高，探测器能量分辨率越好；同时发现LaBr3探测器探测效率为HPGe探测器的1.3至2倍。之后将探测效率数值计算方法应用于LaBr3探测器，使用该方法计算的探测器效率与蒙特卡罗方法计算结果误差在3%左右。为了进一步提高LaBr3探测器的探测性能，对其准直器进行了优化。以体元内探测器效率均一性及探测器视野张角为判断指标，对小方孔、大方孔和圆形准直孔进行了比较。在此基础上提出了一种内侧小方孔，外侧大方孔的渐扩形准直器。并对其尺寸进行了优化设计。最后将该探测器应用于TGS系统中。实验中使用两种填充材料：内圈聚氨酯，外圈尼龙与木头间隔分布；全部是聚氨酯。在其中布置有数量不一的Cs-137放射源。通过实验发现其探测结果误差小于5.43%。同时与使用HPGe的探测结果进行比较，发现两者误差接近。说明使用LaBr3探测器不会降低TGS分析结果的精度。因此，可以在TGS系统中使用LaBr3探测器代替HPGe探测器。　　最后，对今后低中水平放射性废物探测技术及装置发展方向进行了总结及展望。