Фукусима и мюонные детекторы

Через два с половиной года после аварии на атомной электростанции Фукусима-1 (Fukushima Daiichi) уровень радиации все еще представляет угрозу людям, работающим в ее окрестностях. То, что усилия очистить место аварии от радиоактивных материалов не принесло должных результатов, видно из снимков, подобных рентгеновским, сделанных с помощью элементарных частиц, названных мюонами. Причем, снимки можно делать не только, расположив детекторы мюонов непосредственно вблизи Фукусимы-1, но и используя природные космические лучи, в составе которых есть мюоны, то есть делая «мюонные снимки» атмосферы Земли из космоса.

Новейшая технология, которая позволяет использовать мюоны для диагностики радиоактивных материалов, была разработана в Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL) в штате Нью-Мексико вскоре после теракта 11 сентября 2001 года. Новые мюонные детекторы способны регистрировать наличие урановых и плутониевых бомб в транспортных контейнерах. Детекторы фиксируют изменения, которые претерпевают мюоны, сталкиваясь с радиоактивными материалами.

«Наверное, многие возмутятся и не поверят, если им скажут, что мы можем видеть сквозь двухметровый бетон и 8-дюймовые (20-сантиметровые) стальные стены с помощью детекторов, расположенных с внешней стороны здания», — рассказывает о мюонном детекторе Кристофер Моррис, физик из Лос-Аламосской лаборатории.

Мюонный детектор это не новшество, их начали использовать еще в 1950-е годы. С помощью мюонов ученые, например, анализировали процессы, происходящие внутри вулканов, а также пытались понять структуру египетских пирамид. Вообще мюон в стандартной модели физики элементарных частиц — это неустойчивая элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом и спином 1/2. Ученые уже давно научились измерять скорость прохождения «пучка-жгута» этих частиц через плотные материалы: сквозь некоторые из них они проходят, практически не изменяясь, но некоторые материалы их останавливают и рассеивают.

Методика, разработанная в Лос-Аламосе, — мюонная рассеивающая радиография (muon scattering radiography), позволяет анализировать изменения в таких материалах, как урановые стержни и охлаждающая вода внутри ядерных реакторов. При этом с помощью детекторов сравниваются характеристики мюонных потоков на входе и на выходе из ядерного реактора. Технология позволяет отслеживать, как и с какими материалами сталкиваются мюоны.

Под руководством Кристофера Морриса Лос-Аламосская лаборатория разработала достаточно компактные мюонные детекторы, которые сейчас используются на коммерческой основе при отслеживании потенциальной транспортировки ядерных устройств, например, террористами. Однако идея регистрации остаточной радиации на пострадавшей японской АЭС Фукусима-1 принадлежит его коллеге Харуо Миядера. Детектор Mini Muon Tracker, смонтированный в передвижном автомобильном прицепе, можно располагать вне здания атомной электростанции, но с его помощью анализировать остаточную радиацию внутри него. Мобильные мюонные детекторы также полезны при определении уровня зараженности мусора на территории, прилегающей к пострадавшей АЭС.

После аварии на атомной электростанции Фукусима-1 многие страны пересмотрели свои планы по развитию атомной энергетики. Некоторые действующие АЭС были остановлены, а планы строительства новых АЭС были заморожены. И действительно, дешевая энергетика, каковой для многих стран является атомная, как оказалось, не является безопасной. А безопасность и здоровье граждан — безусловно высший приоритет любого государства.