खदान स्थल पर ही यूरेनियम स्तर मापने वाला कॉम्पैक्ट उपकरण

इन-सीटू रिकवरी (ISR) खनन विधि में यूरेनियम युक्त घोल को सतह पर लाया जाता है, जहां आयन-विनिमय रेज़िन घुले हुए यूरेनियम को पकड़ लेते हैं। सामान्य प्रयोगशाला विश्लेषण में घंटों से लेकर दिनों तक का समय लग सकता है। लान्झोऊ विश्वविद्यालय के प्रोफेसर डाकियान हे ने इस शोध का नेतृत्व किया। उनके साथ ईस्ट चाइना यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ता भी जुड़े। बीजिंग रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ केमिकल इंजीनियरिंग एंड मेटलर्जी के शोधकर्ता भी जुड़े। नानजिंग टेक यूनिवर्सिटी के सहयोगी भी इस टीम में शामिल थे। इस टीम ने रेज़िन सोखने वाले टावर के पास तत्वों को मापने वाला एक कॉम्पैक्ट प्रॉम्प्ट गामा-किरण न्यूट्रॉन एक्टिवेशन एनालिसिस (PGNAA) उपकरण विकसित किया है। यह शोध जर्नल एडवांस्ड साइंटिफिक इंस्ट्रूमेंट्स में प्रकाशित हुआ है।

यह सीलबंद बेलनाकार मापन इकाई 237 सेमी लंबी और 17.5 सेमी व्यास की है और इसका वज़न लगभग 80 किलोग्राम है। इसे बाईपास लूप में सीधा खड़ा करके लगाया गया — यह उन पारंपरिक क्रॉस-बेल्ट PGNAA विश्लेषकों से कहीं छोटा है जिनका आकार 6 घन मीटर और वज़न 6,000 किलोग्राम से अधिक होता है। दो He-3 आनुपातिक काउंटर थर्मल और एपिथर्मल न्यूट्रॉन दर्ज करते हैं; इनके अनुपात से प्रॉम्प्ट विखंडन न्यूट्रॉन के आधार पर यूरेनियम की मात्रा मापी जाती है। बाकी तत्वों के लिए, एक LaBr3(Ce) डिटेक्टर प्रॉम्प्ट-गामा स्पेक्ट्रम का कम-ऊर्जा भाग दर्ज करता है और एक BGO डिटेक्टर अधिक-ऊर्जा भाग दर्ज करता है। दोनों को मिलाने से LaBr3 का बेहतर कम-ऊर्जा रिज़ॉल्यूशन और BGO की अधिक पहचान दक्षता, दोनों मिल जाते हैं।

प्रयोगशाला अंशांकन में 0.161 से 15.28 g/L तक के आठ यूरेनियम मानकों के साथ, न्यूट्रॉन गणना अनुपात ने रैखिक प्रतिक्रिया दिखाई, जिसमें R² = 0.9965 रहा। 60-सेकंड के मापन में, यूरेनियम पहचान सीमा 95% विश्वास स्तर पर 0.129 g/L रही, और अंशांकन सीमा के भीतर सापेक्ष अनिश्चितता 3.26% से कम रही।

इसके बाद इस प्रणाली का परीक्षण एक व्यावसायिक यूरेनियम ISR खदान के बाईपास लूप में किया गया। इसमें पहला सोखने (adsorption) चरण, एलूशन (elution), रेज़िन परिवर्तन और दूसरा सोखने चरण शामिल कर लगभग 100 दैनिक डेटासेट प्राप्त हुए। लगभग 80 दिन तक चले पहले सोखने चरण में, यूरेनियम सांद्रता चार चरणों में बढ़कर अधिकतम 74.1 g/L तक पहुंची और फिर लगभग 70 g/L पर स्थिर हो गई; लगभग पांच दिन के एलूशन चरण में यह 0.3 g/L से नीचे आ गई। कैल्शियम, लोहा, सिलिकॉन, मैग्नीशियम और एल्युमिनियम सोखने के दौरान आमतौर पर बढ़े और एलूशन के दौरान घटे; सल्फर और क्लोरीन का रुझान इसके उलट रहा।

शोधकर्ताओं ने बताया कि मौजूदा सेटअप पूरे टावर के बजाय केवल एक साइड-स्ट्रीम से नमूना लेता है। भविष्य के काम में मानक प्रोसेस पाइपिंग में सीधे डालने के लिए प्रोब का व्यास घटाने पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा।