Прототип мобильной установки, работающей на основе метода меченых нейтронов (ММН), для определения концентрации углерода в почве создают в рамках межлабораторного проекта TANGRА (TAgged Neutrons and Gаmma RAys) в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ), сообщает 14 июня пресс-служба ОИЯИ.

Установка, разрабатываемая совместно с участником коллаборации TANGRA — ООО «Диамант» из города Дубна, будет использована на карбоновых полигонах — территориях, выделенных для разработки и испытания методик измерения выбросов и поглощения парниковых газов.

Метод меченых нейтронов, который будет использован в установке, был разработан еще в 1960-х годах, но его широкому применению мешало то, что нейтроны можно было получить только на стационарной аппаратуре, устанавливаемой на ускорителях. Однако в 2000-х годах появились первые компактные переносные нейтронные генераторы, производящие меченые нейтроны.

Для сравнения: ускоритель в Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ, на котором проводились первые опыты по изучению ММН, занимает башню высотой в 6 этажей, тогда как размер переносного нейтронного генератора составляет 30 см, а вес — 8 кг.

ММН позволяет определить положение объекта внутри твердого тела. Так, например, можно определить, где расположен алмаз внутри куска кимберлита и его размеры. При этом ММН, в отличие от многих других методов элементного анализа, является дистанционным, неразрушающим и не требующим предварительной подготовки образца, такой как очистка, сушка или дробление.

Разрабатываемая в настоящее время мобильная установка ММН будет исследовать почву в полевых условиях для определения в ней углерода, так как именно ММН сейчас является чуть ли не единственным надежным и простым способом определения концентрации химических элементов на больших территориях.

При использовании стационарных методов химического анализа почвы нужно брать пробы во многих местах и потом усреднять результаты. «И всё равно данные выходят ненадежными, поскольку невозможно пройти поле целиком таким способом. А наша установка, надеемся, будет способна проехать все поле и предоставить полные данные по нему», — пояснил замдиректора Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ по научной работе и руководитель проекта TANGRА Юрий Копач.

Первые испытания прототипа установки, которые ООО «Диамант» проводило в 2021 году на одном из первых в России карбоновых полигонов в Калужской области, показали, что установка способна выдавать данные в режиме перемещения по полю. Также была проведена оценка точности измерения концентрации углерода установкой.

Другим применением ММН уже стал очень востребованный в металлургической, угольной и цементной промышленности контроль сырья на конвейере. Ранее он решался отбором проб и последующим химическим анализом, на что уходило нескольких часов. Поточные анализаторы ММН без какого-либо отбора пробы выдают информацию об элементном составе сырья на конвейере каждую минуту.