La mayoría de las mediciones de datos nucleares se realizan en aceleradores lo suficientemente grandes como para ocupar una formación geológica de un kilómetro de ancho, como el Centro de Ciencias de Neutrones de Los Alamos ubicado en una meseta en el desierto. Pero un dispositivo portátil que pueda revelar la composición de los materiales rápidamente en el sitio beneficiaría enormemente a casos como los de arqueología y verificación de tratados de armas nucleares.

Investigación publicada esta semana en Anticipos de AIP utilizó simulaciones computacionales para demostrar que con los ajustes geométricos correctos, Es posible realizar análisis precisos de transmisión de resonancia de neutrones en un dispositivo de solo 5 metros de largo.

"Esperábamos que los fondos masivos diluyeran y contaminen nuestra señal, y los primeros trabajos de simulación confirmaron que la escala de estos efectos haría que la técnica fuera completamente imposible, ", dijo el autor Areg Danagoulian." Sin embargo, La cuidadosa optimización de las geometrías nos permitió suprimir casi por completo estos efectos, dándonos una señal casi perfecta ".

Usando un modelo de una fuente de neutrones pulsados ​​de deuterio-tritio en un diseño policónico, los investigadores realizaron una serie de pruebas para optimizar la moderación, blindaje y colimación del dispositivo y sondear la configuración en busca de incertidumbres introducidas por estos ajustes. Para confirmar la precisión del dispositivo, compararon reconstrucciones espectrales y probaron la sensibilidad isotópica del dispositivo.

"Según el objetivo de la aplicación, se puede utilizar la radiografía espectroscópica para determinar las abundancias y densidades absolutas de isótopos individuales, "Danagoulian dijo." También se puede utilizar en ejercicios de verificación de tratados, donde se compara un componente de arma nuclear auténtico con el de una ojiva candidata ".

Mientras que las pruebas usaron plata, tungsteno y molibdeno, el método podría utilizarse para identificar isótopos de plutonio o uranio en ojivas nucleares o combustible enriquecido, así como estaño, plata u oro en sitios arqueológicos. Su trabajo también podría usarse para reducir de manera similar las longitudes de las líneas de luz de neutrones térmicos.

Su trabajo utiliza reconstrucciones de tiempo de vuelo de las energías de los neutrones pulsados ​​para determinar la composición de los materiales objetivo. Estas reconstrucciones permiten analizar el espectro transmitido y las resonancias nucleares presentes en diferentes isótopos para identificar la composición isotópica del material en el objetivo.

Sus resultados muestran que el dispositivo fue exitoso. Fue capaz de diferenciar con precisión varios isótopos y fue sensible a las variaciones en las concentraciones isotópicas.

Los autores planean realizar validaciones experimentales de la técnica anterior utilizando varias fuentes de neutrones pulsados ​​y detectores de neutrones.