Ny teknik ser radioaktivt materiale, selv efter det er væk

En ny teknik gør det muligt for forskere at karakterisere nukleart materiale, der var på et sted, selv efter at det nukleare materiale er blevet fjernet - et fund, der har betydelige konsekvenser for nuklear ikke-spredning og sikkerhedsapplikationer.

"I bund og grund, vi kan se nukleart materiale, der ikke længere er der, " siger Robert Hayes, hovedforfatter af papir, der beskriver arbejdet, og en lektor i nuklear teknik ved North Carolina State University. "For eksempel, vi kunne identificere og karakterisere en beskidt bombe baseret på prøver taget fra et rum, hvor bomben befandt sig for et år siden.

"Dette er et værdifuldt værktøj for beredskabspersonale, nukleare ikke-spredningsmyndigheder og retsmedicin, fordi det giver os mulighed for at få et groft øjebliksbillede af størrelsen af ​​en strålingskilde, hvor den lå, hvor radioaktivt det er, og hvilken type radioaktivt materiale det er, " siger Hayes.

Teknikken udnytter det faktum, at radioaktivt materiale ændrer arrangementet af valenselektroner – eller ydre elektroner – i isolatormaterialer, såsom mursten, porcelæn, glas – endda hårdt slik. I bund og grund, stråling fortrænger elektroner på defekte steder i den krystallinske struktur af disse materialer.

Ved at tage prøver af flere materialer i et rum, anvendelse af konventionelle strålingsdosimetriteknikker, og evaluere, hvordan elektronerne på de defekte steder er organiseret, forskere kan bestemme tilstedeværelsen og styrken af ​​alle nukleare materialer, der var i det rum.

"Hvis prøverne blev taget med jævne mellemrum i et gittermønster, den relative strålingsdosisprofil kan bruges til at triangulere, hvor i rummet kilden var placeret, i tre dimensioner, ", siger Hayes. "Det kan også give en meget grov idé om den fysiske størrelse af kilden, men det afhænger af forskellige faktorer, såsom hvor tæt kilden var på de materialer, der blev prøvet."

Ved at tage en kerneprøve af isoleringsmaterialet, og måling af strålingsdosis i forskellige dybder i materialet, forskning kan også fastslå, hvilken type strålingskilde der var til stede. Dette er muligt, fordi forskellige radioaktive materialer har karakteristiske fordelinger af gammastråler, røntgenstråler, etc., og hver type energi trænger ind i materialer med forskellig styrke.

"Dette er ikke ekstremt præcist, men det giver os mulighed for at besvare vigtige spørgsmål. For eksempel, skelne mellem forskellige slags nukleart materiale, såsom naturligt forekommende, medicinsk, industriel, og "særlige" nukleare materialer – sidstnævnte bruges til atomvåben, " siger Hayes.

"Dette er et proof of concept, " siger Hayes. "Vi er nu fokuseret på at udforske dets detektionsbegrænsninger sammen med rumlig og energiopløsning, og hvordan man gør brug af denne tilgang fremadrettet.

"Men dette er en stor sag for nuklear ikke-spredningsbestræbelser, fordi det betyder, at du ikke kan håndtere nukleart materiale i hemmelighed længere, " tilføjer Hayes. "Det betyder, at verden nu er tæt dækket af lavopløsningsintegrerende gamma-strålespektrometre, så vi altid kan gå tilbage og måle, hvad der var til stede. Der er ingen skjul."

Papiret, "Retrospektiv billeddannelse og karakterisering af nukleart materiale, " er offentliggjort i tidsskriftet Sundhedsfysik . Artiklen var medforfatter af Sergey Sholom fra Oklahoma State University.