Una tecnica di imaging per reazioni nucleari a bassa energia progettata per rilevare la presenza di materiale nucleare speciale – uranio e plutonio weapon grade, arricchiti cioè a sufficienza per un uso bellico – a bordo, per esempio, di container in arrivo nei porti degli Stati Uniti. Non poteva uscire con tempismo migliore lo studio pubblicato oggi sulle pagine di Scientific Reports: è infatti di questi giorni l’allarme, lanciato a Washington durante l’ultimo Nuclear Security Summit e ripreso sabato dal New York Times, per la corsa ad armamenti smart e, in particolare, per la nuova generazione di ordigni nucleari: più piccoli, “meno distruttivi” e proprio per questo meno soggetti a quella sorta di autocontrollo – in qualche modo imposto dallo stesso eccesso di potenza degli arsenali attuali – noto sin dalla Guerra Fredda come strategia della “mutual assured destruction”.
Nello schema qui sopra, un fascio a ventaglio di particelle gamma create da un acceleratore di ioni attraversa materiale radioattivo schermato all’interno di un container, per poi essere misurato sul lato opposto con rivelatori Cherenkov. Crediti: Anna Erickson
La nuova tecnica, al momento ancora allo stadio di proof of concept, mentre misura la densità del materiale sospetto e il suo numero atomico usando l’imaging a raggi gamma monoenergetici (nello schema qui sopra, a destra), può simultaneamente confermare la presenza di materiali nucleari speciali analizzando l’emissione di neutroni ritardati (nello schema, a sinistra) come se fosse una firma caratteristica.
Quando interagiscono con materiale fissile, i neutroni danno origine a una reazione di fissione nucleare, producendo sia neutroni pronti sia neutroni ritardati che possono essere rilevati anche in presenza di pesanti schermature. Poiché la reazione ritardata deriva dal decadimento dei prodotti di fissione, i neutroni non possono indurla in materiali non fissili, quali per esempio il piombo. In questo modo è possibile scoprire la presenza di materiale potenzialmente destinato a produrre armi nucleari.
«Analizzando la firma lasciata dai neutroni, siamo in grado di distinguere, nonostante la schermatura, elementi pesanti ma innocui – come il tungsteno, per esempio – da altri elementi pesanti come l’uranio», spiega una fra le autrici dello studio, Anna Erickson, del Georgia Institute of Technology. «Possiamo riconoscere molto chiaramente la firma di materiali nucleari speciali sotto forma di neutroni ritardati: vengono prodotti, infatti, solo in presenza di questi materiali».
La natura monoenergetica di questa nuova sorgente dovrebbe inoltre tradursi in una dose di radiazioni più bassa rispetto ai metodi convenzionali, consentendo così di aumentare la sensibilità del rivelatore evitando al tempo stesso problemi all’elettronica e ad altri componenti che potrebbero essere danneggiate dalle radiazioni.
Se la tecnica si dimostrerà applicabile su larga scala e durante le ispezioni, sottolineano i ricercatori che hanno firmato lo studio, si potrebbe migliorare in modo significativo la capacità di prevenire il contrabbando di materiali nucleari pericolosi e ridurre il rischio che possano finire in mano a terroristi.
Per saperne di più:
- Leggi su Scientific Reports l’articolo “Uncovering Special Nuclear Materials by Low-energy Nuclear Reaction Imaging“, di P. B. Rose, A. S. Erickson, M. Mayer, J. Nattress e I. Jovanovic”