Csökkenő nukleáris fenyegetettség - itt az első stabil félvezető neutrondetektor

2020 / 02 / 11 / Justin Viktor
Csökkenő nukleáris fenyegetettség - itt az első stabil félvezető neutrondetektor
Egy új lítiumban gazdag anyag lehetővé teszi a kicsi, hordozható neutrondetektorok építését. A kiemelkedően hatékony neutrondetektorok számos ágazatban kritikus fontosságúak, ideértve a nemzetbiztonságot, az orvostudományt, a kristályosítást és a csillagászatot. Az eszköz akár a zsebünkben is elfér.

Hasadóanyag csempészet

A terroristák - vagy beszállítóik, a csempészek - által mozgatott nukleáris anyagok érzékelésének képessége hatékony neutrondetektorokkal kritikus jelentőségű bármely nemzet biztonságának szempontjából, gondoljunk csak az ilyen eszközökkel elkövethető terrorcselekményekre: piszkos bomba, ivóvízbázisok és táplálékforrások elszennyezése.

A piszkos bombákat potenciális pusztító erejük miatt tömegpusztító fegyvernek tekintik. Mivel a radioaktív anyagok bomlása során szabad neutronok keletkeznek, így a neutrondetektorok alapvető eszközök felderítésükben.

A jelenleg alkalmazott vezető neutrondetektáló technológiák között He-gázzal töltött arány-számlálókat és fény-szcintillátorokat találunk, a termikus sebességre lassított neutronokhoz (thermal neutron). A félvezetők ugyanakkor ma már lehetőséget kínálnak a következő generációs neutrondetektorok megépítésére, amelyek versenyezhetnek a meglévő detektorokkal, vagy akár felül is múlhatják azokat.

Félvezetők kora

Mercouri Kanatzidis a Northwestern Egyetemről, elmondta:  „Az emberek már hosszú ideje gondolkodnak a félvezető neutrondetektorokról. Az ötlet jelen volt, de senkinek nem volt megfelelő anyaga hozzá.”

Radioaktív bomlás és az új félvezető

Amikor a nehéz elemek, például az urán vagy plutónium bomlanak, atomjaik neutronokat bocsátanak ki a magukból. A legtöbb neutrondetektor úgynevezett szcintillátor, amely úgy működik, hogy érzékeli a kibocsátott neutronokat, majd fényt bocsát ki, hogy figyelmeztesse a felhasználót.

Ez az új félvezető nem bocsát ki fényt, hanem közvetlenül érzékeli a neutronok által indukált elektromos jeleket. A biztonságtechnikai alkalmazások mellett a neutrondetektorokat a sugárzásbiztonság-iparban, a csillagászatban, a plazmafizikában, az anyagtudományban és a krisztallográfiában is használják.

A Northwestern University és az Argonne National Laboratory kutatói most egy olyan új anyagot hoztak létre, amely elérhetővé teheti a neutrondetektorok új osztályát. A kifejlesztett félvezető alapú érzékelő képes elnyelni a neutronokat, és könnyen mérhető elektromos jeleket generálni. 

A detektor rendkívül hatékony és stabil, és mind kis méretű, terepi ellenőrzésekhez használt hordozható eszközökben, mind az olyan masszívabb detektorokban felhasználható, amelyekben kristálysort használnak.  


Lítiumban gazdag anyag a Northwestern University laborjában

Mivel kiválóan elnyeli a neutronokat, a lítium gyorsan a legígéretesebb anyaggá vált a neutrondetektáló eszközök számára. Ám a lítium félvezetőbe való integrálása és stabilizálása (a lítium morzsolódik, amikor vízzel érintkezik) nem volt egyszerű történet.

A sikerhez a tudósoknak meg kellett találniuk  az anyagok megfelelő kombinációját, és végül létrehoztak egy már funkcionális eszközt, amely a lítiumot is stabil állapotban tartja. Új anyaguk a “lítium-indium-foszfor-szelén” rétegzett szerkezetű, és lítium-6 izotóppal van dúsítva.

Kanatzidis elmondta:  „A kristályszerkezet különleges. A lítium a rétegek között helyezkedik el, így a víz nem érheti el. Ez az anyag nagyon fontos tulajdonsága.”

Villámgyors detektálás

Az új félvezető neutrondetektor egy nanoszekundumon belül akár egy gyenge forrásból is képes felismerni a termikus neutronokat. Ezenkívül képes megkülönböztetni a neutronokat a másfajta nukleáris jelektől, például a gammasugaraktól.

Ez elejét veheti a hamis riasztásoknak, továbbá, mivel nagyon nagy mennyiségű lítiumot tartalmaz, így az anyag kisebb része képes elnyelni ugyanolyan mennyiségű neutront, mint egy jóval méretesebb, hagyományos technológiájú eszköz. Ennek köszönhetően a készülék méretét sikerült a kézben tartható méretkategóriába csökkenteni.

Kanatzidis azt mondta: „Fontos, hogy különböző méretű neutrondetektoraink legyenek, és minél többféle lehetséges méretben, mint például ez az új félvezető-készülék. Akkorára is szükség lehet, mint egy fal, ahol egy teherautó el tud mellette haladni, de kisebbek is kellenek, amelyek hordozhatók a terepen végzett ellenőrzésekhez.” A tanulmány a Nature folyóirat január 16-i számában jelent meg.

(Forrás: Techexplorist Képek: Pikrepo, NU)


Itt tart ma a szexipar, nézz körül a Vágyaim.hu-nál, milyenek 2024-ben az okos-szexeszközök!
A Marketplace sem mentes a csalóktól - a megoldás az adásvételi szerződés
A Marketplace sem mentes a csalóktól - a megoldás az adásvételi szerződés
Az internetes kereskedelem széles termékpalettájával és az egyre kedvezőbb ajánlatok térnyerésével egyre csak nő az online vásárlások száma. Ezzel párhuzamosan a vásárlásokat érintő csalások és visszaélések száma is egyre gyakoribbnak bizonyul. A megoldás a megfelelő körültekintés és a tájékozódás. Nagyban növeli a vásárlás biztonságát a piactereken az adásvételi szerződés készítése, amelyet a Szerzivel ma már könnyen és egyszerűen elkészíthet otthonról.
Még meg sem jelent, de máris komoly konkurenciát kapott az OpenAI csodaszámba menő videógenerátora
Még meg sem jelent, de máris komoly konkurenciát kapott az OpenAI csodaszámba menő videógenerátora
A Kuaishou nevű cég generatív mesterséges intelligenciája a Sorához hasonló minőségű videókat készít a beírt parancsok alapján, ráadásul korlátozottan már a nagyközönség számára is elérhető - igaz, egyelőre csak Kínában.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.