Atomreaktor rekonstrueret i 3D ved hjælp af muon-billeddannelse

Forskere fra Frankrig har brugt muon-billeddannelsesteknikker til at udføre en tredimensionel rekonstruktion af en atomreaktor. Forskerne siger, at teknikken, første gang den er blevet brugt på en sådan måde, kunne udvides til ikke-destruktivt at afbilde andre store objekter.

Muoner er ladede subatomære partikler, der er omkring 200 gange tungere end elektroner. Muon radiografi - eller muografi - analyserer, hvordan myoner i kosmiske stråler trænger ind i objekter og udnytter denne information til at producere todimensionelle billeder. Teknikken ligner røntgenstråler, der anvendes til medicinsk billeddannelse, hvor den kosmiske stråling træder i stedet for kunstigt frembragte røntgenstråler og myon-trackers i stedet for radiografiske plader.

Afhængigt af deres energi kan myoner krydse metervis af sten eller andre materialer, hvilket gør dem ideelle til at afbilde tykke og store strukturer. Faktisk er teknikken med succes blevet brugt i fortiden til at producere todimensionelle billeder af atomreaktorer, pyramider og vulkaner.

Bestemmelse af lokale tætheder

I deres seneste arbejde har forskere ledet af Sebastien anklager fra Université Paris-Saclay og den franske kommission for alternative energier og atomenergi (CEA), brugte fire teleskoper til at observere en nedlagt atomreaktor i Frankrig fra forskellige vinkler. De kombinerede derefter de forskellige 2D-billeder for at opnå reaktorens 3D-struktur ved hjælp af en modificeret tomografi-rekonstruktionsalgoritme, der oprindeligt blev udviklet til medicinske applikationer.

"Hvert billede giver et mål for objektets tæthed, men integreret i observationsretningen," forklarer Procureur. "Ved at flytte teleskoperne kan vi få adgang til et stort antal tætheder integreret i forskellige retninger og kan derefter bestemme de lokale tætheder."

Teknikken var i stand til at producere en nøjagtig 3D-rekonstruktion af atomreaktoren. "Sammenlignet med medicinsk billedbehandling, hvor volumen, der skal afbildes, er meget mindre, og antallet af tilgængelige 2D-billeder er flere hundrede eller endda flere tusinde, har vi vist i vores arbejde, at vi kan opnå relativt præcis 3D-information om et objekt, der er mere end 30 m lang med mindre end blot 30 billeder,” siger Procureur.

Han tilføjer, at selvom teknikken aldrig vil være i stand til at løse små revner i sådanne strukturer, forbliver den opnåede information utilgængelig med andre ikke-invasive metoder. Muonteknikken kunne bruges til at afbilde reaktorer, enten i drift eller under deres nedlukningsfase. Det kunne faktisk være hjælp til inspektioner efter ulykken, som dem der blev udført efter Fukushima-ulykken.

Kosmiske myoner undersøger det indre af tropiske cykloner

Ud over atomreaktorer kan metoden også være af interesse for jordbundsundersøgelser, prospektering af miner for at lokalisere malme, civilingeniør og arkæologi. Forskerne, der rapporterer deres arbejde i Science Forskud, siger, at de nu arbejder på at analysere en anden reaktor for at forbedre nøjagtigheden af ​​deres 3D-rekonstruktion. "Der er stadig meget arbejde at gøre med at optimere målingerne," siger Procureur.

Holdet håber også at arbejde på andre anvendelser af muon-billeddannelse. I 2015 foreslog forskerne et eksperiment til at overvåge vandstanden i et vandtårn ved hjælp af myoner, og et par år senere bad en virksomhed dem anvende teknikken til fjernovervågning af vandstanden i reaktorbassiner. "Hvis vi ikke havde lavet vores eksperiment i 2015, ville virksomheden aldrig have vidst, at en sådan teknik eksisterede," siger Procureur. "Jeg tror, ​​det er vigtigt at fortsætte med eksperimenter, der ved første øjekast kan virke langt ude."

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/nuclear-reactor-reconstructed-in-3d-using-muon-imaging/