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宇宙射線可擷取核子反應爐內部清晰影像

上網時間: 2012年10月22日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:核電廠  反應爐  宇宙射線  洛斯阿拉莫斯國家實驗室  日本 

美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)的研究人員表示,他們已經開發出一種方法,能利用宇宙射線(cosmic rays)來收集在去年3月因大地震而受損的日本核電廠反應爐核心受損情況詳細資訊。

日本福島縣第一核電廠的核子反應爐在 2011年3月11日發生的大地震與海嘯中嚴重受損,洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員在一篇刊登於《Physical Review Letters》期刊的論文中表示,他們所開發的散射式宇宙射線攝影術(scattering method for cosmic-ray radiograph),能在指出福島核電廠反應爐內確切核子物質位置方面,提供優異的效果。

在該篇論文中,研究人員對兩種可擷取核子反應爐內部影像的宇宙射線攝影術進行了比較;論文主要作者、洛斯阿拉莫斯國家實驗室次原子物理(Subatomic Physic)研究小組成員Konstantin Borozdin表示:「有鑒於過去的幾場核子反應爐事故,能確切地指出反應爐核心受損位置,對清理反應爐工作的效率與效益是一大關鍵;我們的論文顯示,洛斯阿拉莫斯實驗室開發的散射法,是能收集反應爐內部核子物質高品質影像的優質方法。」

洛斯阿拉莫斯國家實驗室成員在福島核電廠反應爐前合影
洛斯阿拉莫斯國家實驗室的渺子放射攝影術小組成員參訪日本福島第一核電廠,在受損的一號反應爐前合影;該小組的參訪目的是評估實驗室所開發的散射式宇宙射線攝影術,是否確實能應用在擷取反應爐內部的核子物質所在位置之影像
(來源:Los Alamos National Laboratory)

洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究人員表示,宇宙射線攝影術,又稱為渺子放射攝影術(muon radiography),是利用宇宙射線碰撞地球大氣層上方區域時所產生的次粒子(也就是渺子),來產生那些被渺子所滲透的物體之影像;其原理與X光攝影很類似,不過渺子是自然生成,也不會損害所接觸的物質。

研究人員發現,將一對渺子探測器分別放在物體的前方與後方,在渺子與所滲透的物質互動時量測渺子所經受的散射程度,就可以收集到詳盡的影像。而且這種方法運用於鈾等高度干擾性(highly interfering)物質時,效果特別好。

利用電腦模型,研究團隊模擬了一個反應爐,並將其核心內的一小部分移至爐內其他地方;然後他們用洛斯阿拉莫斯實驗室開發的散射法,與傳統的發射方法進行比較。結果顯示,在為期六週的被動觀測中,採用散射法所擷取到的高解析度影像明確顯示了由反應爐核心有一部分物質不見了,以及那些被移出的物質目前在反應爐內部的所在位置;反之採用傳統發射法在相同觀測期間內,所擷取的影像則是模糊不清的。

「我們現在有了一個概念,可讓日本朋友以人體最小程度曝露於反應爐鄰近的高輻射區域的方法,收集到重要資料;」Borozdin表示:「渺子成像技術在更有效率、更快速地進行核子反應爐的規劃與維護方面具備高度價值。」

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Cosmic rays could aid nuclear reactor cleanup,by Dylan McGrath)





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