Американски изследователи създадоха нов метод, който спомага за по-бързо и по-точно откриване на радиоактивни материали от въздуха.
Според проучването, проведено съвместно от Инженерния факултет на Университета на Мичиган и Института „Пол Шерер“, системата е в състояние да локализира с точност радиоактивен източник в радиус от 6,6 ft (2 m) и да измери неговата активност с отклонение от не повече от 2% спрямо действителната стойност.
Проучването показа, че чрез използването на специализирана математическа рамка, базирана на физиката (байесовски статистически метод), системата може да разпознае както единични, така и смесени радиоактивни източници по време на шестсекундно прелитане на хеликоптер, оборудван с въздушни детектори.
Откриване в рамките на микросекунди от разстояние от почти 100 фута (малко над 30 метра)Изследователският екип наскоро проведе първото полево изпитание на метода в Швейцария.
Те разположиха на земята познати радиоактивни източници, включително смесени източници, и по-късно прелетяха с военен хеликоптер на височина от почти 98,43 ft (30 m) над тях. Въздухоплавателното средство, оборудвано с новия детектор за радиация в товарното отделение, установи идентичността, активността и местоположението на радиоактивния източник, използвайки байесовския метод. Според проучването откриването се осъществи въпреки слабия и силно изкривен сигнал по време на еднократно прелитане.
Още по темата:
Радиацията около нас: Откъде всъщност идва и колко опасна е тя?
Изследователите отбелязаха, че тези резултати са постигнати за секунди, за разлика от конвенционалните техники, при които оценката на радиационни аварии отнема часове или дни.
Значителното съкращаване на времето за реакция – от часове или дни до микросекунди – стана възможно благодарение на това, че физичните процеси, протичащи на фона на събитията, са разпознати, а не чрез увеличаване на изчислителната мощност на системата, подчерта водещият автор на проучването.
„Бях изненадан да видя какво голямо повишение на ефективността сме постигнали чрез реорганизиране на физичните процеси, вместо просто да използваме повече изчислителна мощност“, каза Дейвид Брайтенмозер, постдокторант по ядрена инженерия и радиологични науки в Университета на Мичиган.
Разделяне на пътя на гама-лъчитеОбикновено радиоактивният материал се идентифицира чрез разпознаване на спектъра от гама-лъчи, излъчван от всеки материал, който действа като уникален „отпечатък“. Този метод обаче създава проблеми при откриването във въздуха. Докато тези лъчи се придвижват към въздушните детектори, енергийните им нива се променят поради сблъсъци с въздуха и самолета, което води до изкривени или размазани сигнали.
Проблемът се задълбочава, тъй като по време на еднократното прелитане въздушните детектори улавят само малка част от тези излъчени гама-лъчи. В резултат на това интерпретацията въз основа на тези минимални сигнали изисква анализ на пълния спектър, който отнема повече време, за да се съпоставят размазаните сигнали със симулираните енергийни спектри за конкретни радиоактивни източници при дадени условия на полет.
Използвайки новия метод, Брайтенмозер се е опитал да съкрати времето, необходимо при съществуващите методи. Той е намалил времето за симулация, като е разделил пътя на гама-лъчите на две части: разсейване в атмосферата и разсейване вътре в летателния апарат.
При изчисленията за атмосферното разсейване той е взел предвид температурата и влажността на въздуха, докато за изчисляване на частта, свързана с разсейването в летателния апарат, е използвал предварително изчислени математически функции, специфични за модела на хеликоптера, използван по време на тестовете. Чрез интегриране на тези стойности той намали времето за изчисления, като по този начин подобри времето за реакция.
„След като отделихме преноса през атмосферата от реакцията на хеликоптера, симулациите, които преди отнемаха часове или дни, вече могат да бъдат оценени за микросекунди.“
В проучването се посочва още, че за да локализира радиоактивния източник отдолу, байесовският модел постоянно актуализира статистическата си достоверност, като бързо сравнява хиляди предварително съществуващи спектрални шаблони с неясните данни от въздуха.
Отвъд радиологичните аварииС помощта на новите методи въздушното откриване на радиоактивността би могло да помогне на екипите за спешно реагиране да действат по-бързо и да вземат по-обосновани решения по време на радиологична авария, като например разтопяване на реактор или взривяване на ядрено оръжие.
Тези жизненоважни данни, събрани от въздуха, помагат на екипите за спешно реагиране да решат кои хора трябва да бъдат евакуирани, къде хората трябва да потърсят убежище и на кого трябва да бъдат предоставени таблетки с калиев йодид за защита на щитовидната жлеза.
„Това, което ме вълнува най-много, е съчетанието от бързина и количествена подробност, което би могло да направи измерванията от въздуха значително по-полезни както при реагиране при извънредни ситуации, така и при рутинно наблюдение.“, заяви Брайтенмозер в изявление.
Той добави, че техниката може да се приложи за рутинно радиационно наблюдение около ядрени централи, за оценка и саниране на околната среда, както и за проучване на полезни изкопаеми.