宇宙射线现在可以3d扫描核反应堆

利用巨大的类电子粒子来分析老化电厂的安全性

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核反应堆的照片和CAD图纸。

G2反应堆的照片(上)来自北面和混凝土圆筒下面,CAD全视图(左下),以及沿三个方向的横截面(右下)。

Sébastien检察官/Université巴黎-萨克雷/科学进展

一项新的研究发现,来自深空的宇宙射线可以帮助3d扫描核反应堆,窥视内部,看看它们是否安全。

当高能粒子被称为宇宙射线撞击地球大气层时,它们就会产生大量电子的表亲μ介子.介子不断地从各个角度轰击地球表面——在海平面上,每分钟大约有一个介子击中地球上的每平方厘米。

μ子通常很容易穿过物质,但密度大或体积大的物体可以像x射线一样吸收或散射它们。通过捕捉大量通过某物的μ子,研究人员可以开发出它的图像,这种技术被称为μ子断层扫描,也被称为muography

之前的研究使用了muography进行扫描福岛熔化的核芯,见深成大金字塔吉萨,并分析火山.然而,到目前为止,大型复杂物体的成像仅限于2D图像;使用muography进行3d成像只可能用于简单的物品。

现在,科学家们首次透露,他们可以使用磁共振成像技术对核反应堆进行3d成像。“对我来说,[这项技术]最令人兴奋的可能性是在不接触它们的情况下研究这种复杂、密集结构的内部,”研究的主要作者Sébastien procurreur说,他是Université Paris-Saclay和法国替代能源和原子能委员会(CEA)的粒子物理学家。

研究人员分析了以铀为燃料的G2反应堆Marcoule该反应堆在1958年至1980年期间发电,是法国首批核反应堆之一。G2的冷却系统从1986年到1996年被拆除,从那时起它接受了定期检查,直到最终退役。

普罗杜尔说:“这是20世纪50年代建造的最古老的反应堆之一,所以人们对研究它的潜在老化非常感兴趣。”

普罗杜尔和他的同事调查G2的另一个原因是,该反应堆由研究小组所在的CEA操作,因此更容易获得检查授权。他指出,G2作为一个测试对象更有吸引力的是,它在反应堆下面有一个开放的区域,让科学家们可以在它周围完全放置μ子传感器。亚博排列五投注网站

科学家们使用了4个μ子望远镜,从反应堆周围的20多个地点收集了27次扫描,每次扫描都花了几天时间。接下来,他们使用了一种新的断层扫描重建算法,从这些2D扫描中开发出反应堆内部结构的3D地图。

研究人员能够对G2用来控制核反应的石墨立方体、冷却管道和混凝土反应堆结构进行3d成像。所有这些元素的尺寸和形状都与已知的G2模型非常匹配,除了使用muography收集的数据外,算法没有接收任何关于反应堆的数据。

普罗杜尔说:“我们没有发现反应堆有任何问题。

他说,对于普罗杜尔来说,这项新工作最令人惊讶的方面是“如此少量的2D图像足以获得如此高质量的3D重建”。医学3D成像通常依赖于数百或数千张2D图像,“我真的不确定仅仅几十张就可以进行像样的重建。这真的超出了我的预期。”

虽然这项新技术可以成像活动的反应堆,“在这个阶段,对这种方法最大的兴趣似乎是在反应堆退役之前扫描,以确保内部没有坏的惊喜,”普罗杜尔说。“此外,这也可以在福岛这样的事故发生时实施。”

普罗杜尔说,目前世界上有许多公司都在致力于将μ子望远镜商业化。他指出,3D扫描技术可以扫描核废料容器,以检查它们的完整性,并预测它们如何随着时间的推移降解。它还可以用于土壤研究、采矿勘探和土木工程。

“考古学是另一个有趣的领域,”普罗杜尔说。“我们正试图将这种3D重建技术应用于大金字塔。”

然而,这种新技术也有其局限性。“例如,我们无法检测到结构中的小裂缝,”普罗杜尔说。“敏感度没有那么高。”

科学家们详细描述了他们的发现2月3日在线发表科学的进步

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欧洲扩大虚拟边界以阻止移民

我们的调查显示,欧洲正在转向遥感探测航海移民,以便非洲国家可以把他们拉回来

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一群人坐在水面上的充气船上,背景是一艘巡逻舰。

2020年2月28日,在希腊莱斯博斯岛的Skala Sikaminias村,从土耳其横渡爱琴海的移民在一艘Frontex船只的陪同下乘坐橡皮艇。

美联社

午夜过后当时一艘载有数十名移民的橡皮艇从利比亚出发,遭遇了一艘来自马德拉岛的笨重货船和一架欧洲军用飞机。船长停止了引擎,飞机对着橡皮艇闪烁着灯光。但无论是船只还是飞机都没有前来救援。相反,马耳他当局告知船长不得不等待来自马耳他的船只来接走这些移民。当这些船只到达时,三名移民在试图游向闲置的船只时溺亡。

这艘停泊在马耳他的私人船只搭载了幸存者,向南行驶约237公里,将这些移民交给了利比亚当局,而不是返回160公里外的马耳他。利比亚过去和现在都处于内战之中。另外5名移民在南行途中死亡。通过将移民送到那里,马耳他船只的船长,或许还有相关的欧洲救援当局,可能违反了国际海洋法,该法律要求船长将他们救援的人送回安全的港口。相反,在过去十年中返回利比亚的移民报告说,他们在试图穿越地中海时遭到奴役、身体虐待、勒索和谋杀。

如果将获救的移民送往利比亚是合法的,那么它的成本将与向南而不是向东多派出几公里的救援船一样低。但在过去几年里,欧洲海上军事巡逻的海上救援行动越来越少,同时增加了有人和无人的空中巡逻,并投资于遥感技术,以扩大虚拟边界,在移民接近实际边界之前阻止他们。

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