Сочетание зондов SAMMY и VENUS позволило выявить скрытые изотопные характеристики ядерных соединений.
Американские исследователи представили новый метод идентификации скрытых ядерных материалов, основанный на сочетании кода ядерного анализа SAMMY с данными высокоточного нейтронного трансмиссионного анализа, полученными с помощью универсального нейтронного визуализирующего прибора (VENUS).
Эти две технологии предлагают новый подход к неразрушающему контролю (НК). НК — это аналитический метод, используемый в основном в атомной промышленности для идентификации и количественного определения радиоактивных материалов (таких как уран и плутоний) без изменения или разрушения исследуемых образцов.
Разработанный исследователями из Ок-Риджской национальной лаборатории Министерства энергетики США (ORNL), этот метод призван усилить гарантии ядерной безопасности, криминалистическую экспертизу, а также операции по обеспечению национальной безопасности.
«Это идеальное совпадение не только между двумя технологиями, SAMMY и VENUS, но и между людьми и возможностями, которые есть в ORNL», — заявил Луис Леал, доктор философии, ведущий автор отчета и сотрудник отдела исследований и разработок в группе ядерных данных.
Новый подход к тестированию соглашений о неразглашении информации
Данный метод сочетает в себе VENUS, прибор мирового класса для визуализации нейтронов на источнике нейтронов Spallation Neutron Source, самом мощном в мире импульсном источнике нейтронов на основе ускорителя, и SAMMY, долго работающий код ядерного анализа, используемый во всем мире для уточнения данных ядерного резонанса.
Этот метод основан на нейтронных отпечатках — уникальных резонансных сигналах, возникающих при взаимодействии нейтронных пучков с атомными ядрами. Анализируя их, ученые могут определить точный состав неизвестных или экранированных ядерных материалов, не разрушая их.
Ядерные резонансы выводятся из сечения взаимодействия нейтронов, одного из наиболее важных показателей ядерной физики. Сечения описывают вероятность взаимодействия нейтронов с атомными ядрами. Они действуют как отпечатки пальцев для изотопов.
«Их можно идентифицировать по резонансной сигнатуре, которая образуется при направлении нейтронного пучка на образец материала в диапазоне энергий», — сказал Леал. «Такие инструменты, как VENUS, позволяют получить эту сигнатуру посредством нейтронной трансмиссии».
По словам исследователей, каждый изотоп создает свой собственный, уникальный резонансный рисунок при воздействии нейтронных пучков с различными энергетическими уровнями. Хотя обычно SAMMY используется для уточнения параметров резонанса на основе экспериментальных данных, теперь он помог команде идентифицировать неизвестные материалы, сопоставив их с сигнатурами нейтронного резонанса с Венеры.
Сэмми встречает Венеру
«В этой работе мы применили SAMMY в обратном порядке», — заявил Джесси Браун, доктор философии, специалист по ядерным данным из группы ядерных данных. «Мы попросили код идентифицировать и сопоставить отпечатки пальцев, полученные методом нейтронной трансмиссии, чтобы определить состав неизвестного образца».
Команда протестировала метод, используя образцы золота, тантала и природного гафния. Хотя золото и тантал служили более простыми базовыми материалами, гафний представлял гораздо большую сложность. Это связано с тем, что он содержит шесть встречающихся в природе изотопов с перекрывающимися нейтронными сигнатурами.
«Золото и тантал относительно просты с точки зрения изотопного состава. Природный гафний — нет», — рассказал Леал. «Он содержит шесть различных изотопов, и их нейтронные сигнатуры перекрываются».
Система успешно разделила сигналы и с высокой точностью определила состав материала. «Возможность разделить эти сигналы показывает, что SAMMY в сочетании с высококачественными данными от VENUS может идентифицировать реальные материалы со сложным составом», — продолжил Леал.
По словам команды, это достижение подчеркнуло истинный потенциал VENUS. Прибор способен проводить точные измерения за минуты, а не за дни. Это значительно ускоряет рабочие процессы ядерного анализа.
Команда считает, что эта технология может стать чрезвычайно ценной в исследованиях реакторов, послерадиационных исследованиях и ядерной криминалистике, связанной с экранированными и опасными материалами. «Это исследование наглядно демонстрирует решающую роль высококачественных экспериментальных данных, полученных на установке VENUS», — заключил в пресс-релизе Клаус Губер, доктор философии, руководитель группы ядерных данных.
Sourse: interestingengineering.com
