新X射線源可探測在屏蔽容器內(nèi)的核材料

內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校Diocles極端光實驗室的物理學(xué)家已經(jīng)證實他們的非常規(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。

在原理驗證實驗中，UNL的科學(xué)家使用激光驅(qū)動的X射線源產(chǎn)生了一個隱藏在3英寸鋼板之間比三個鎳幣疊起來還小的鈾盤的影像。

“第一次，我們用我們的新X射線源探測在屏蔽容器內(nèi)的核材料，”Diocles實驗室主任和這個項目的負(fù)責(zé)人Donald Umstadter說。

美國國土安全部國內(nèi)核探測辦公室為該研究提供了資金支持。政府正在評估這一技術(shù)。

檢查員需要工具來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。

研究人員表明，激光產(chǎn)生的X射線可以檢測到比目前的檢測標(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€激光筆一樣橫穿一個大禮堂，該技術(shù)可以長距離發(fā)射一個細(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更安全。

這個藝術(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射線源需要球場大小的場地不同，這個X射線源是便攜式的，可以在半掛車卡車上移動，增加了其作為一個核現(xiàn)場檢查工具使用的潛在可能。

Umstadter和他的團(tuán)隊在2013年宣布他們已經(jīng)開發(fā)出了激光驅(qū)動的X射線源，稱為激光尾場加速器驅(qū)動的逆康普頓散射，或簡稱LWFA-ICS源。在當(dāng)時，他們說，該新射線源不僅將增加物理研究所需要的高級X射線的可用性，而且它還可以用來檢測隱藏或走私的核材料。從那以后，Umstadter和他的團(tuán)隊就已經(jīng)開始著手證明該X射線機(jī)可以實現(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，就像我們對我們的設(shè)備所做的那樣，”他說：“然而，檢測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)一步成為第一個應(yīng)用這種新技術(shù)的人?！?/p>

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

對Umstadter和他的團(tuán)隊來說，該項目的下一步是提高X射線設(shè)備的性能和用它來識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)動輻射源國際會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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