美國研究人員揭示了一種新方法，旨在識別隱藏的核材料，該方法將核分析代碼 SAMMY 與多功能中子成像儀器 (VENUS) 的高解析度中子傳輸數據結合在一起。這兩項技術為無損檢測 (NDA) 測試提供了一種新途徑。NDA 是一種主要用於核工業的分析技術，用於識別和量化放射性材料（例如鈾和鈽），而不改變或破壞被測試的物品。此方法由美國能源部（DOE）橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的研究人員設計，旨在加強核保障、法醫科學以及國家安全行動。
報告的首席作者、核數據小組的研究與開發成員 Luiz Leal 博士表示：「這是一個完美的匹配，不僅僅是在 SAMMY 和 VENUS 兩項技術之間，更是在 ORNL 的人員和能力之間。」
新型 NDA 測試方法結合了先進技術以識別核材料
新型 NDA 測試方法結合了 VENUS，這是一個位於脈衝中子源的世界級中子成像儀器，該源是世界上最強大的加速器基礎脈衝中子源，以及 SAMMY，這是一個在全球廣泛使用的核分析代碼，用於改進核共振數據。此方法依賴於中子指紋，這是中子束與原子核相互作用時產生的獨特共振特徵。通過分析這些指紋，科學家能夠在不拆解的情況下確定未知或被屏蔽的核材料的確切成分。
核共振源自於中子截面，這是最重要的核數據點之一。截面描述了中子與原子核相互作用的概率，並像同位素的指紋。核數據科學家 Jesse Brown 和核數據小組的研究與開發成員 Luiz Leal 博士指出：「它們可以通過開發共振特徵來識別，這是通過在一系列能量範圍內將中子束指向樣本材料來生成的。」
根據該小組的説法，每個同位素在不同能量水平的中子束照射下會產生獨特的共振模式。雖然通常用於改進實驗數據的共振參數，但現在 SAMMY 幫助團隊通過匹配來自 VENUS 的中子共振特徵來識別未知材料。
Jesse Brown 博士表示：「對於這項工作，我們反向應用了 SAMMY。我們要求該代碼識別和匹配通過中子傳輸收集的指紋，以確定未知樣本的成分。」團隊使用金、鈮和天然鋯樣本測試了該方法。金和鈮作為較簡單的基線材料，而鋯則帶來了更大的挑戰，因為它包含六種自然存在的同位素，其中子特徵相互重疊。
Leal 指出：「金和鈮在同位素方面相對簡單。而天然鋯則不然。它包含六種不同的同位素，且其中子特徵重疊。」該系統成功地分離了信號並以高精度識別了材料成分。Leal 強調：「能夠分離這些信號顯示出 SAMMY 結合來自 VENUS 的高質量數據，可以識別具有複雜成分的現實材料。」
根據團隊的説法，這一成就突顯了 VENUS 的真正潛力。該儀器能夠在幾分鐘內生成精確的測量，而不是幾天，這大大加速了核分析的工作流程。團隊相信，這項技術在反應堆研究、輻照後檢查以及涉及被屏蔽和危險材料的核法醫調查中將變得非常有價值。
Klaus Guber 博士在新聞稿中總結道：「這項研究明確顯示了在 VENUS 生產的高質量實驗數據的關鍵角色。」
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