Jedrski reaktor, rekonstruiran v 3D z uporabo mionskega slikanja

Znanstveniki iz Francije so uporabili tehnike slikanja mionov za izvedbo 3D rekonstrukcije jedrskega reaktorja. Raziskovalci pravijo, da bi lahko tehniko, ki je bila prvič uporabljena na tak način, razširili na nedestruktivno slikanje drugih velikih predmetov.

Mioni so nabiti subatomski delci, ki so približno 200-krat težji od elektronov. Mionska radiografija – ali muografija – analizira, kako mioni v kozmičnih žarkih prodrejo skozi predmete, in izkorišča te informacije za izdelavo 2D slik. Tehnika je podobna rentgenski radiografiji, ki se uporablja pri medicinskem slikanju, pri čemer kozmično sevanje prevzame mesto umetno ustvarjenih rentgenskih žarkov, mionski sledilci pa namesto radiografskih plošč.

Odvisno od njihove energije lahko mioni prečkajo metre kamnin ali drugih materialov, zaradi česar so idealni za slikanje debelih in velikih struktur. Dejansko je bila tehnika v preteklosti uspešno uporabljena za izdelavo 2D slik jedrskih reaktorjev, piramid in vulkanov.

Določanje lokalnih gostot

V svojem zadnjem delu so raziskovalci pod vodstvom Sébastien Tožilec Iz Univerza Paris-Saclay in francoska komisija za alternativne energije in atomsko energijo (CEA), je s štirimi teleskopi iz različnih zornih kotov opazoval razgrajen jedrski reaktor v Franciji. Nato so združili različne 2D slike, da bi dobili 3D strukturo reaktorja z uporabo modificiranega algoritma za rekonstrukcijo tomografije, ki je bil prvotno razvit za medicinske aplikacije.

"Vsaka slika zagotavlja merilo gostote predmeta, vendar integrirano v smeri opazovanja," pojasnjuje Procureur. "S premikanjem teleskopov lahko dostopamo do velikega števila gostot, integriranih v različnih smereh, in nato lahko določimo lokalne gostote."

S tehniko je bilo mogoče ustvariti natančno 3D rekonstrukcijo jedrskega reaktorja. »V primerjavi z medicinskim slikanjem, pri katerem je obseg slikanja veliko manjši in je število razpoložljivih 2D slik nekaj sto ali celo več tisoč, smo pri svojem delu pokazali, da lahko pridobimo relativno natančne 3D informacije o objektu, ki je več kot 30 m dolg z manj kot samo 30 slikami,« pravi Procureur.

Dodaja, da čeprav tehnika nikoli ne bo mogla rešiti majhnih razpok v takih strukturah, pridobljene informacije ostajajo nedostopne z drugimi neinvazivnimi metodami. Mionsko tehniko bi lahko uporabili za slikanje reaktorjev, bodisi med delovanjem ali med fazo njihove razgradnje. Dejansko bi lahko bila pomoč pri inšpekcijskih pregledih po nesreči, kakršni so bili izvedeni po nesreči v Fukušimi.

Kozmični mioni preiskujejo notranjost tropskih ciklonov

Poleg jedrskih reaktorjev bi lahko bila metoda zanimiva tudi za študije tal, iskanje rudnikov za iskanje rud, gradbeništvo in arheologijo. Raziskovalci, ki poročajo o svojem delu v Znanost Predplačilapravijo, da zdaj delajo na analizi drugega reaktorja, da bi izboljšali natančnost svoje 3D rekonstrukcije. »Na optimizaciji meritev je treba še veliko dela,« pravi Procureur.

Ekipa prav tako upa, da bo delala na drugih aplikacijah mionskega slikanja. Leta 2015 so raziskovalci predlagali eksperiment za spremljanje nivoja vode v vodnem stolpu z uporabo mionov in nekaj let kasneje jih je podjetje prosilo, naj uporabijo tehniko za daljinsko spremljanje nivojev vode v reaktorskih bazenih. »Če leta 2015 ne bi izvedli našega eksperimenta, podjetje nikoli ne bi niti izvedelo, da takšna tehnika obstaja,« pravi Procureur. "Verjamem, da je nujno nadaljevati s poskusi, ki se morda na prvi pogled zdijo namišljeni."

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/nuclear-reactor-reconstructed-in-3d-using-muon-imaging/