Физики из Кореи создали дальнобойный "локатор" радиоактивных материалов
Корейские ученые разработали новую методику обнаружения радиоактивных веществ, способную найти даже небольшие количества нестабильных элементов на расстоянии в километр. "Инструкция" по сборке такого прибора была опубликована в журнале Nature Communications.
"Два года назад весь мир недавно потрясла новость о беспилотнике, сбросившем радиоактивный песок на резиденцию премьера Японии. Подобные "грязные бомбы" невозможно заблаговременно находить при помощи современных детекторов радиации, так как они не работают на больших расстояниях от источника излучения", - рассказывают Ынми Чхве (EunMi Choi) из Национального института науки и технологий в Ульсане (Корея) и ее коллеги.
Счетчики Гейгера и другие устройства, используемые сегодня для обнаружения источников радиации, ориентируются на потоки фотонов и электронов высокой энергии, столкновение которых со атомами газа внутри детектора ионизирует их и заставляет проводить ток. Чем радиоактивнее материал, тем больше таких частиц он вырабатывает, что можно обнаружить по увеличению электропроводности дозиметра.
Как объясняет Чхве, подобный подход хорошо работает на небольших расстояниях от залежей или емкостей с нестабильными атомами, но при большом удалении от них число фотонов или электронов высокой энергии становится слишком низким для того, чтобы понять, где находится их источник. Это делает подобные детекторы бесполезными для предсказания атак террористов, поисков нелегальных радиоактивных грузов и "грязных бомб".
Как решить эту проблему? Чхве и ее коллеги обратили внимание на то, эти же самые электроны, вырабатываемые радиоактивными веществами, будут особым образом влиять на мощные пучки электромагнитного излучения и облака плазмы, которые они создают при своем движении. К примеру, попадание даже одного электрона в это облако приведет к появлению электрического разряда в нем и формированию вторичных волн.
Свободные электроны, как отмечают ученые, присутствуют в воздухе всегда, но их количество относительно невелико. Если луч сфокусировать на достаточно узкой области пространства, то тогда попадание электрона в него будет фактически гарантированно связано с наличием радиоактивных элементов поблизости.
Корейские физики проверили эту идею, используя простой набор приборов - мощный магнетрон, генератор микроволнового излучения, фокусирующую антенну, датчик радиоволн и емкость с кобальтом-60, опасным изотопом, который сегодня широко используется в медицине и промышленности. Во время этих экспериментов ученые следили за временем появления облака плазмы, рождением разряда в нем и задержкой между первым и вторым событием.
Как показали эти эксперименты, подобная комбинация приборов может находить даже следовые количества кобальта-60, около 500 нанограмм вещества, на расстоянии в несколько десятков сантиметров с фактически 100% точностью. Подобный детектор радиации, как отмечают физики, работает и при нормальном, и при пониженном атмосферном давлении, как в обычном воздухе, так и в искусственной газовой среде, состоящей исключительно из атомов аргона.
В будущем, как обещают Чхве и ее коллеги, подобные установки смогут находить аналогичные количества расщепляющихся материалов на расстояниях в километр и более при помощи антенны диаметром в 1,2 метра. Это поможет не только решать проблемы безопасности, связанные с "грязными бомбами", но и быстрее ликвидировать последствия аварий и утечек на АЭС.
