சுரங்கத் தளத்திலேயே யுரேனியம் அளவைக் கண்காணிக்கும் சிறிய கருவி

இடத்திலேயே மீட்பு (ISR) சுரங்க முறையில், யுரேனியம் கலந்த கரைசல் மேற்பரப்புக்குக் கொண்டு வரப்படுகிறது; அங்கு அயனி பரிமாற்ற பிசின்கள் கரைந்த யுரேனியத்தைப் பிடித்துக் கொள்கின்றன. வழக்கமான ஆய்வக பகுப்பாய்வுக்கு மணிக்கணக்கில் முதல் நாட்கணக்கில் நேரம் ஆகலாம். லான்சூ பல்கலைக்கழகத்தின் பேராசிரியர் டேசியன் ஹே இந்த ஆய்வுக்குத் தலைமை தாங்கினார். இவருடன் கிழக்கு சீனா தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஆய்வாளர்களும் இணைந்தனர். பெய்ஜிங் இரசாயனப் பொறியியல் மற்றும் உலோகவியல் ஆய்வு நிறுவனத்தைச் சேர்ந்த ஆய்வாளர்களும் இணைந்தனர். நாஞ்சிங் டெக் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த சக ஆய்வாளர்களும் இணைந்தனர். இவர்கள் பிசின் உறிஞ்சும் கோபுரத்தின் அருகே தனிமங்களை அளவிடும் ஒரு சிறிய உடனடி காமா-கதிர் நியூட்ரான் ஆக்டிவேஷன் பகுப்பாய்வு (PGNAA) கருவியை உருவாக்கியுள்ளனர். இந்த ஆய்வு அட்வான்ஸ்டு சயின்டிஃபிக் இன்ஸ்ட்ரூமென்ட்ஸ் என்ற இதழில் வெளியாகியுள்ளது.

இந்த மூடிய உருளை வடிவ அளவீட்டுத் தலைப்பகுதி 237 செ.மீ. நீளமும், 17.5 செ.மீ. விட்டமும் கொண்டது; எடை சுமார் 80 கிலோ. இது ஒரு பைபாஸ் சுற்றுவட்டத்தில் செங்குத்தாகப் பொருத்தப்பட்டது — 6 கன மீட்டருக்கும் 6,000 கிலோவுக்கும் மேல் இருக்கும் வழக்கமான குறுக்கு-பெல்ட் PGNAA பகுப்பாய்விகளை விட இது மிகச் சிறியது. இரண்டு He-3 விகிதவியல் கவுண்டர்கள் வெப்ப மற்றும் எபிதெர்மல் நியூட்ரான்களைப் பதிவு செய்கின்றன. இவற்றின் விகிதம், உடனடி பிளவு நியூட்ரான்களிலிருந்து யுரேனியத்தின் அளவைக் கணக்கிடப் பயன்படுகிறது. மற்ற தனிமங்களுக்கு, ஒரு LaBr3(Ce) கண்டறிதல் கருவி காமா நிறமாலையின் குறைந்த ஆற்றல் பகுதியையும், BGO (மற்றொரு வகை படிக) கண்டறிதல் கருவி அதிக ஆற்றல் பகுதியையும் பதிவு செய்கின்றன. இரண்டையும் இணைப்பதால் LaBr3-இன் சிறந்த குறைந்த-ஆற்றல் தெளிவும், BGO-இன் அதிக கண்டறிதல் திறனும் ஒருங்கே கிடைக்கின்றன.

ஆய்வகச் சீர்தூக்கலில், 0.161 முதல் 15.28 g/L வரையிலான எட்டு யுரேனியம் தரநிலை மாதிரிகளுடன், நியூட்ரான் எண்ணிக்கை விகிதம் நேரியல் தன்மையுடன் R² = 0.9965 என காட்டப்பட்டது. 60 வினாடி அளவீட்டில், யுரேனியம் கண்டறிதல் வரம்பு 95% நம்பகத்தன்மையில் 0.129 g/L ஆக இருந்தது; சீர்தூக்கல் வரம்பிற்குள் தொடர்புடைய நிச்சயமின்மை 3.26%-க்குக் கீழே இருந்தது.

பின்னர், இந்த கருவி ஒரு வணிக யுரேனியம் ISR சுரங்கத்தில் பைபாஸ் சுற்றுவட்டத்தில் சோதிக்கப்பட்டது. முதல் உறிஞ்சல் நிலை, எலூஷன் (elution), பிசின் மாற்றம், இரண்டாவது உறிஞ்சல் நிலை ஆகியவை உள்ளிட்டு சுமார் 100 தினசரி தரவுத்தொகுப்புகள் பெறப்பட்டன. சுமார் 80 நாட்கள் நீடித்த முதல் உறிஞ்சல் நிலையில், யுரேனியம் செறிவு நான்கு கட்டங்களாக உயர்ந்து 74.1 g/L என அதிகபட்சத்தை எட்டியது, பின் 70 g/L அளவில் நிலைத்தது. சுமார் ஐந்து நாட்கள் நீடித்த எலூஷன் நிலையில் இது 0.3 g/L-க்குக் கீழே குறைந்தது. கால்சியம், இரும்பு, சிலிக்கான், மெக்னீசியம், அலுமினியம் ஆகியவை உறிஞ்சலின்போது பொதுவாக அதிகரித்து, எலூஷனின்போது குறைந்தன; சல்பர் மற்றும் குளோரின் இதற்கு நேர்மாறாக இருந்தன.

தற்போதைய அமைப்பு, முழு கோபுரத்தின் உள்ளடக்கத்தை அல்ல, ஒரு பக்கவாட்டு ஓட்டத்தை மட்டுமே மாதிரி எடுக்கிறது என ஆய்வாளர்கள் குறிப்பிடுகின்றனர். நிலையான செயலாக்கக் குழாய்களில் நேரடியாகச் செருகுவதற்கு ஏற்றவாறு, துளையச்சின் விட்டத்தைக் குறைப்பதில் எதிர்கால ஆய்வுகள் கவனம் செலுத்தும்.