Французские физики создали установку, позволяющую использовать космические мюоны для проверки целостности внутренних частей ядерных реакторов, включая давно отключенные блоки. Работа 3D мюонных сканеров была проверена на выведенном из эксплуатации реакторе Markul G2, сообщили исследователи в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
— Впервые мы смогли получить трехмерные изображения внутренней структуры ядерного реактора и оценить его целостность с помощью неинвазивного и неразрушающего метода наблюдения. Несмотря на огромные размеры ядерного объекта, трехмерные изображения могут быть получены за короткое время с помощью мюонных детекторов без каких-либо ранее известных данных, — пишут исследователи.
Каждую секунду в верхних слоях атмосферы Земли образуются миллионы мюонов — заряженных частиц, возникающих в результате столкновения космических лучей с молекулами газа в воздухе. Эти частицы движутся со скоростью, близкой к скорости света, что позволяет им проникать на десятки и сотни метров в поверхность планеты. В результате каждый квадратный метр поверхности планеты поглощает около 10 000 таких частиц каждую секунду.
Это свойство мюонов широко используется археологами в течение последнего десятилетия. Как оказалось, детекторы этих частиц можно использовать для создания своеобразного трехмерного сканера для поиска полостей и скрытых комнат в древних памятниках. В частности, такие исследования проводят несколько групп физиков и археологов, изучающих пирамиды и гробницы древних фараонов.
Группа физиков под руководством Себастьена Прокура, исследователя из Университета Париж-Сакле во Франции, приспособила детекторы космических мюонов для решения другой важной практической задачи: мониторинга внутреннего состояния и целостности ядерных реакторов, как работающих, так и остановленных. Ученые и раньше пытались использовать мюонные детекторы, но они могли получить только двухмерные изображения отдельных реакторов.
Прокурор и его коллеги решили эту проблему, приспособив мюонные детекторы, созданные французскими исследователями для изучения потайных комнат древнеегипетских пирамид. Для этого ученые проследили, как космические мюоны взаимодействуют с различными компонентами частично демонтированного ядерного реактора Markul G2, который был выведен из эксплуатации в 1980 году, и создали алгоритм, который реконструировал трехмерное изображение ядерного объекта из десятков двухмерных проекций, полученных с помощью мюонных сканеров.
Последующие испытания показали, что полное трехмерное изображение Marcula G2 можно получить за один-два дня, используя всего четыре мюонных сканера, размещенных в специально выбранных точках вблизи ядерного реактора. Это позволит использовать системы трехмерного мюонного сканирования для поиска дефектов внутри ядерных реакторов и проверки их состояния.
Как отмечают прокурор и его коллеги, такие системы были бы особенно ценны для персонала станции или аварийных работников, когда доступ во внутренние помещения реактора затруднен или невозможен из-за конструктивных особенностей или неисправностей, как, например, при аварии на четвертом энергоблоке АЭС "Фукусима-1". Ученые пришли к выводу, что мионосканеры могут помочь оценить степень повреждения и своевременно принять соответствующие меры.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен