Учените специализирани в изследване на ядрени бедствия като Чернобил, се подлагат на известен риск или поне изпитват неудобството на носят тежки защитни костюми.

Сега двама "ядрени криминалисти" се опитават да подобрят анализа, докато са в самите зони на бедствие. Как? Като карат радиоактичните места да светят в светло жълто-зелено и използвайки загадъчно, изобретено от тях устройство, което те наричат ​​"Тъмна звезда" (Dark Star).

Ядрените физици д-р Дейв Мегсън-Смит (Dave Megson-Smith) и д-р Яник Вербелен (Yannick Verbelen) от Бристолския университет са се занимавали именно с изследване на терен на ядрени бедствия, което включва и връщане от зоната на бедствието с радиоактивни проби за анализ в тяхната лаборатория. С тях те се надяват да извлекат информация като например дали частицата идва от радиоактивни отпадъци или от реактор за ядрен синтез.

За да осъществят идеята си за по-безопасно проучване двамата изследователи пристигат през март в изоставените уранови мини от времето на Студената война в пустините на Аризона, САЩ. Операция Dark Star има за цел да открие уран с камера за ултравиолетова (UV) светлина – вместо чрез тиктакащите Гайгерови броячи, които сме виждали във филмите.

Защо? Визуален сензор ще позволи на учените да извършват в бъдеще мониторинг на радиоактивността от безопасно разстояние - без да рискуват да бъдат облъчени.

Дронът на екипа, който се тества в Аризона, пред входа на ядрените пещери. Кредит: Том Бенет, Университет на Бристол

Автономен детектив на ядрената криминалистика

Вербелен, Мегсън-Смит и техният малък екип са международно признати за използването на роботика за проследяване на разпространението и риска от радиоактивни инциденти. (Когато през януари 2023 г. камион, пътуващ през Западна Австралия, изпуска радиоактивна капсула, достатъчно мощна, за да убие някого за няколко часа, ако бъде докосната, този екип я открива. Капсулата е била с размера на нокът.)

Най-новото им изобретение,"Тъмната звезда", е най-мощното мобилно устройство за ултравиолетова флуоресценция в света: "Звезда" поради невероятно интензивната си светлина, но "тъмна", защото тази светлина не се вижда от човешкото око.

Те са проектирали устройството да бъде автономно: то се калибрира според настройката, осветява радиоактивността и записва данните – всичко това, докато учените наблюдават от безопасно разстояние.

Междувременно Гайгеровите броячи обикновено трябва да правят измерванията си отблизо. Те също така нямат насоченост, обяснява Мегсън-Смит, докато "Тъмната звезда" разкрива радиацията навсякъде, докъдето стига светлината й.

Изследователите в изоставените уранови мини от времето на Студената война в пустините на Аризона, САЩ. Кредит: Billy Murphy, University of Bristol

И така, как работи? "Тъмната звезда" е по същество много сложна сензорна система, която прави снимки на неща, които обикновено са невидими за човешкото око.

"За разлика от това, което ни карат да вярваме в "Семейство Симпсън", уранът всъщност не свети в тъмното. Това е просто тежък метал, който не е твърде различен от оловото – макар и леко радиоактивен", обяснява Вербелен.

"Въпреки това, когато уранът е изложен на вода и въздух в естествената среда, той "ръждясва" и образува уранови оксиди", продължава Вербелен. "Когато тези оксиди се комбинират с други елементи, те образуват минерали, които наистина светят в тъмното, с малко "помощ"."

Тази "помощ" е това, което учените наричат ​​стимулирана флуоресценция: когато уранът абсорбира друг вид радиация – в този случай UV светлина – и след това излъчва в отговор светлина, която ние виждаме като сияние.

При предишно пътуване до радиоактивните пещери двама докторанти от екипа изработват този модел на урановата мина Сю близо до езерото Рузвелт в Аризона, САЩ. Моделът на терена е направен с помощта на стотици маркирани с GPS снимки, направени от дрон, които след това комбинират с 3D радиологична реконструкция на пещерната мрежа. Цветовете в картата на вътрешността на пещерите,  представляват разпределението на радиоактивността: синьото представя области с по-ниска радиация, докато червеното сигнализира за по-високи нива на радиация, като по този начин подчертава наличието на съдържащи уран скали.

Но не е толкова лесно, колкото да се освети околността с UV лампа. 

"За да накарате урановите минерали да светят чрез флуоресценция, е необходим източник на ултравиолетова светлина, който е с порядъци по-мощен от този, използван за проверка за фалшиви пари в супермаркет, а в изоставените уранови мини няма елконтакти, в които да се включат UV лампи!", коментира Вербелен

"И така, как да разрешим този проблем? Тук се намесва Тъмната звезда."

Бъдещето на ядрената безопасност са слънчевите очила

Флуоресценцията, която произвежда, е невероятно ярка, осветявайки пещерата в зловещ блясък.

Но изобретението крие някои опасности. Според изследователите директното излагане на "Тъмната звезда" би довело до еквивалента на слънчево изгаряне на кожата. Ето защо учените не стоят точно пред него – но дори и мъничък проблясък на разпръснатата (отразена) UV светлина в пещерите е достатъчно мощен, за да причини увреждане на очите.

Така че, въпреки че там долу няма опасни материали, изследователите трябва да носят слънчеви очила за защита – въпреки че са там посред нощ и дълбоко под земята. "Ако някой ни беше видял, без съмнение щеше да приеме, че сме луди", коментира Вербелен.

След това те планират да върнат "Тъмната звезда" обратно в пещерите – но този път ще я поставят на ходещи роботи и дронове. Мините в Аризона са добро място за тестване на оборудването за използване в по-тежки среди като Чернобил и Фукушима, "където определено не би било безопасно да се застояваме", смее се Вербелен.

Д-р Яник Вербелен носи слънчеви очила дълбоко под земята, за да предпази очите си от "Тъмната звезда".  Кредит: Sofia Leadbetter, University of Bristol

Още дълги години напред защитните костюми ще бъдат униформата за изследователите на Чернобил, но увеличаването на разстоянието между тях и радиацията ще формира друг слой на защита.

Радиацията не е нещо, от което трябва да се страхуваме, подчертават сериозно двамата изследователи. Те са изложени на повече радиация, летейки над Северния полюс по време на всяко пътуване до САЩ, отколкото долу в урановите мини.

Все пак Мегсън-Смит казва: "Ако не се страхувате, вероятно не сте разумни".

"Но не е нужно да се плашите, ако знаете какво правите", добавя Вербелен. "Ето защо "Тъмната звезда" е толкова важна – сега можем да видим материали от разстояние 3-10 метра и вече не е нужно да се стои до радиоактивния материал.

Източник: These scientists want to make Chernobyl’s radiation glow. Here’s why, Science Focus, BBC

Още по темата

20/02/2024

Физика

Ето как за пръв път бе постигнато "запалване" на ядрен синтез

24/08/2023

Животът

Черупките на костенурките пазят радиоактивни следи от ядрени опити

06/07/2023

Земята

Бактерии, хранещи се с радиация, могат да помогнат за почистването на ядрените отпадъци (видео)

11/05/2023

Животът

Какво не знаем за гъбите – тези подземни супергерои