新X射線源可探測(cè)在屏蔽容器內(nèi)的核材料

內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校Diocles極端光實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家已經(jīng)證實(shí)他們的非常規(guī)的基于激光的X射線機(jī)器可以提供一種新的防御核恐怖主義的手段。

在原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，UNL的科學(xué)家使用激光驅(qū)動(dòng)的X射線源產(chǎn)生了一個(gè)隱藏在3英寸鋼板之間比三個(gè)鎳幣疊起來(lái)還小的鈾盤的影像。

“第一次，我們用我們的新X射線源探測(cè)在屏蔽容器內(nèi)的核材料，”Diocles實(shí)驗(yàn)室主任和這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Donald Umstadter說(shuō)。

美國(guó)國(guó)土安全部國(guó)內(nèi)核探測(cè)辦公室為該研究提供了資金支持。政府正在評(píng)估這一技術(shù)。

檢查員需要工具來(lái)幫助找到隱藏在厚厚的屏蔽后面或混在任何每年運(yùn)往世界各地的1億多貨物集裝箱里面的核材料。鈾也許是最容易獲得和隱藏的核材料，Umstadter說(shuō)。

研究人員表明，激光產(chǎn)生的X射線可以檢測(cè)到比目前的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)所需的最小量（1公斤）還要少的鈾，可以穿透比貨物集裝箱壁厚還要厚得多的鋼板。

激光X射線源提供了許多優(yōu)點(diǎn)?？梢韵褚粋€(gè)激光筆一樣橫穿一個(gè)大禮堂，該技術(shù)可以長(zhǎng)距離發(fā)射一個(gè)細(xì)X射線束，使我們能夠在貨物到達(dá)港口之前進(jìn)行檢查。然而，它所發(fā)出的輻射水平比常規(guī)X射線低得多，使得它在工人和路人周圍使用時(shí)更安全。

這個(gè)藝術(shù)效果圖展示了內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校（UNL）的物理學(xué)家開發(fā)的一種新的X射線源可以怎樣用于檢測(cè)隱藏在鋼鐵集裝箱內(nèi)的核材料，與以往類似的X射線源需要球場(chǎng)大小的場(chǎng)地不同，這個(gè)X射線源是便攜式的，可以在半掛車卡車上移動(dòng)，增加了其作為一個(gè)核現(xiàn)場(chǎng)檢查工具使用的潛在可能。

Umstadter和他的團(tuán)隊(duì)在2013年宣布他們已經(jīng)開發(fā)出了激光驅(qū)動(dòng)的X射線源，稱為激光尾場(chǎng)加速器驅(qū)動(dòng)的逆康普頓散射，或簡(jiǎn)稱LWFA-ICS源。在當(dāng)時(shí)，他們說(shuō)，該新射線源不僅將增加物理研究所需要的高級(jí)X射線的可用性，而且它還可以用來(lái)檢測(cè)隱藏或走私的核材料。從那以后，Umstadter和他的團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)開始著手證明該X射線機(jī)可以實(shí)現(xiàn)那些目的。

“科學(xué)家們超越基礎(chǔ)研究，發(fā)展新技術(shù)，這并不是什么不尋常的事，就像我們對(duì)我們的設(shè)備所做的那樣，”他說(shuō)：“然而，檢測(cè)走私核材料的重大緊迫性和重要性，迫使我們不得不去更進(jìn)一步成為第一個(gè)應(yīng)用這種新技術(shù)的人。”

UNL持有這種新檢測(cè)方法的專利，Umstadter說(shuō)。密歇根大學(xué)核工程與輻射科學(xué)系作為分包商對(duì)項(xiàng)目提供了數(shù)值模擬支持。

對(duì)Umstadter和他的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)目的下一步是提高X射線設(shè)備的性能和用它來(lái)識(shí)別被遮蔽的核材料的精度。

Umstadter和UNL天文學(xué)和物理學(xué)助理教授Shouyuan Chen于12月15日在華盛頓特區(qū)喬治華盛頓大學(xué)舉行的核應(yīng)用激光驅(qū)動(dòng)輻射源國(guó)際會(huì)議上介紹了他們的研究結(jié)果。描述他們的研究結(jié)果的一篇文章將發(fā)表在《核儀器和物理研究方法B》雜志的一月刊上。

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