Метод гамма-излучения безопасно и быстро контролирует ядерные реакторы

Реактор крокуса.Кредит: Ален Херцог (EPFL)

Ученые из EPFL разработали и проверили новый, гамма-шуйз для мониторинга ядерных реакторов неинвазивно и на расстоянии.Новый метод, протестированный на ядерном реакторе EPFL Crocus, может улучшить безопасность ядерного и соблюдение договоров.

Мониторинг ядерных реакторов по всему миру, чтобы обеспечить их соответствие международным договорам для безопасности.Но хотя текущие методы мониторинга эффективны, они часто включают инвазивные процедуры, которые могут нарушить операции реактора или представлять риски безопасности.

Кроме того, ядерные технологии постоянно развиваются, создавая новые проблемы для ядерного мониторинга.Например, небольшие модульные реакторы (SMR) компактны и часто устанавливаются в удаленных местах, в то время как обычные методы мониторинга в основном предназначены для более крупных объектов и могут быть недостаточно адаптируемыми или чувствительными к работе SMRS.

Теперь команда исследователей в EPFL и Paul Scherrer Institut (PSI) впервые получила неинвазивную и более эффективную технику, используя гамма-шум для мониторинга реакторов.

В статье, опубликованной в научных отчетах, они показывают, что гамма -излучение, в отличие от нейтронных сигналов, используемых традиционными методами мониторинга, может предоставить точные и своевременные данные о критичности и составе реактора без фактического физического вторжения в сосуд реактора.

Исследование проводилось Оскари Пакари, ученом из лаборатории физики и системной поведения EPFL, а также подразделения исследований ядерной энергии и безопасности PSI, возглавляемого профессором Андреасом Паутом).

В своем новом методе мониторинга исследователи использовали два сцинтиллятора с висмутом, которые они стратегически позиционировали вне ядерного реактора EPFL Crocus Research, что позволяет им неинвазивно контролировать гамма-излучение, излучаемое из ее работы.

Гамма -излучение является одним из типов электромагнитного излучения, полученного во время ядерного деления - процесса, который происходит внутри ядерного реактора - и гамманепосредственно вмешиваясь в операции реактора.

Новый метод также использует статистический анализ изменчивости обнаружения гамма -лучей с течением времени.В отличие от традиционных методов, которые в значительной степени зависят от нейтронов, анализ гамма -шума фокусируется на колебаниях количества гамма -лучей, которые коррелируют с реакциями цепи деления, происходящих внутри реактора.Это степень корреляции, которая дает представление о операционном состоянии реактора.

Наконец, метод может предоставить существенные данные в течение нескольких минут, значительное улучшение по сравнению с традиционными методами, которые обычно требуют более длительного времени измерения и ближе к ядру реактора.Вместо этого метод гамма-радиации использует вычислительные инструменты для анализа временной и пространственной дисперсии обнаруженных гамма-лучей, что позволяет проводить быстрые и точные оценки состояния реактора.

Команда проверила свой метод с помощью расширенных экспериментов, успешно демонстрируя свой эффективность на расстояниях до нескольких метров от сердечника реактора.Мониторинг гамма-радиации обнаружил константы быстрого распада с минимальной ошибкой, снижая необходимость прямого контакта с ядром реактора, а также повышает скорость и точность сбора данных.

Новый метод обеспечивает надежный, неинвазивный мониторинг различных типов ядерных реакторов, включая SMRS.Он может трансформировать протоколы безопасности ядерной безопасности, облегчить облегчение соответствия международным договорам и потенциально применяться к другим областям, требующим радиационного мониторинга без прямого контакта датчика.

Больше информации: Оскари Пакари и др.Doi: 10.1038/s41598-024-59127-y