211service.com
Jak miony promieniowania kosmicznego mogą ujawnić ukryte odpady nuklearne
Miony to naładowane cząstki przypominające elektrony, mające ten sam ładunek, ale masę ponad 200 razy większą. Są one nieustannie wytwarzane przez promienie kosmiczne uderzające w górną warstwę atmosfery i osypujące ziemię z szybkością około jednego na centymetr kwadratowy na minutę.
Łatwo sobie wyobrazić, że te miony to niewiele więcej niż ciekawostka, ale w ostatnich dziesięcioleciach fizycy wykorzystywali je do wielu interesujących zastosowań.
Ze względu na swoją ogromną masę miony szczególnie dobrze penetrują gęstą materię, taką jak skała. W latach sześćdziesiątych amerykański fizyk, laureat nagrody Nobla, Luis Alvarez, ustawił detektory mionów w komorze pod drugą piramidą Chephron w Egipcie, aby zmierzyć szybkość, z jaką przybywały one z różnych kierunków.
Jego pomysł polegał na użyciu mionów promieniowania kosmicznego do prześwietlenia piramidy w poszukiwaniu ukrytych komór w strukturze. Do 1969 roku nie znalazł żadnych śladów ukrytych komór w 20% piramidy, które był w stanie zbadać.
Miony są szczególnie odbijane od ciężkich pierwiastków, takich jak uran i pluton, co umożliwia wykrywanie tych materiałów poprzez analizę trajektorii mionów. Tak więc różni naukowcy badali możliwość wykorzystania mionów do poszukiwania plutonu i uranu ukrytej broni w kontenerach transportowych.
Problem z tym podejściem polega na tym, że wytwarza gram cienia, jak na zdjęciu rentgenowskim. A to ogranicza ilość informacji, które można uzyskać o trójwymiarowym obiekcie.
Dzisiaj Guy Jonkmans i koledzy z Atomic Energy of Canada Limited w Chalk River przedstawiają sposób wytwarzania trójwymiarowych obrazów z padających mionów. Mówią, że może to dać szczegółowe obrazy zawartości składowisk odpadów jądrowych.
Ich ideą jest zmierzenie trajektorii mionów, zarówno w momencie ich wejścia do repozytorium, jak i wyjścia. Wymaga to detektorów mionów zarówno na górze, jak i pod repozytorium.
Powinno to ujawnić każdy mion odchylony przez ciężkie jądro i umożliwić identyfikację punktu odchylenia w trzech wymiarach.
Tworząc obraz położenia wielu ciężkich jąder, zespół może stworzyć trójwymiarowy obraz dowolnej struktury złożonej z ciężkich pierwiastków wewnątrz repozytorium.
Jonkman i wsp. testują swój pomysł, symulując przejście mionów przez pojemnik ze zużytymi wiązkami paliwa jądrowego i twierdzą, że działa dobrze.
To może być użyteczna technika. Jednym z wielu bieżących problemów, z jakimi boryka się przemysł jądrowy, jest charakteryzacja odpadów pozostałych z wcześniejszych epok.
Nikt nie wie, co wypełnia wiele zbiorników na odpady w miejscach takich jak Hanford Site w stanie Waszyngton, ponieważ zapisy zostały utracone lub w ogóle nie zostały zachowane. A określanie zawartości tych repozytoriów konwencjonalnymi metodami jest po prostu zbyt niebezpieczne.
Kolejnym krokiem jest oczywiście wdrożenie pomysłu w życie. Będzie to wymagało kilku detektorów, odrobiny odpadów nuklearnych i znacznego doświadczenia w radzeniu sobie z obydwoma. Zadanie, które nie będzie szybkie, łatwe ani tanie.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1210.1858 : Obrazowanie odpadów jądrowych i weryfikacja zużytego paliwa przez tomografię Muona