Специалисты научного института «Росатома» в Троицке провели испытания полнофункционального образца мюонного томографа для поиска и оценки рудных месторождений. Прибор позволяет проводить прямое измерение плотности грунта с трехмерной томографической реконструкцией (3D), уменьшая количество буровых скважин в 10 раз по сравнению с традиционными методами геологоразведки. Это значительно снижает затраты на изучение недр.
Работы по созданию технологии, оборудования и методик атомщики в России выполнили впервые в рамках Единого отраслевого тематического плана госкорпорации «Росатом» (ЕОТП).
«Долгие годы использование мюонов для поиска полезных ископаемых ограничивалось сложностью создания достаточно компактного мюонного детектора, который можно разместить в скважине. В 2023-2024 годах в рамках проекта Научного дивизиона “Росатома” и “Эльконского ГМК” нам удалось консолидировать усилия команды учёных, инженеров и программистов для разработки и создания такого детектора», — рассказал научный руководитель проекта Александр Голубев.
По словам специалиста, внешний диаметр корпуса детектора менее 100 мм, при этом он способен измерять поток мюонов в скважинах на глубинах до 1500 метров (водного эквивалента).
«Построенный на основе регистрации мюонов с помощью сцинтиллирующего оптического волокна и кремниевых фотоумножителей (SiPM) детектор позволяет с высокой эффективностью и высоким пространственным разрешением регистрировать треки мюонов. Размещая детекторы в нескольких скважинах около исследуемой области грунта, после набора данных о потоке мюонов, с помощью разработанного программного обеспечения, строится 3D-картина распределения плотности грунта в исследуемом объеме», — отметил Александр Голубев.
Сам мюонный томограф имеет модульную конструкцию удобную для транспортировки: общая длина полнофункционального образца около 9 метров (один модуль менее 2,5 метров и весит около 40 кг). Все детали и узлы прибора, программное обеспечение – полностью созданы на территории России собственными усилиями коллектива проекта.
В планах у коллектива проекта подготовка инвестиционного проекта для проведения полевых испытаний в условиях рудных месторождений, и подача заявки для регистрации в Федеральное агентство по недропользованию (Роснедра). Скваженный мюонный томограф имеет большие перспективы применения для решения задач промышленной геологоразведки, в исследованиях и мониторинге вулканической активности, в фундаментальных геофизических исследованиях.
Мюоны образуются в результате взаимодействия первичных космических лучей с ядрами атомов атмосферы земли. Они существуют чуть более двух микросекунд, но обладая высокой энергией успевают пролететь вглубь земли на расстояния до нескольких километров. Метод мюонной томографии основан на улавливании потока мюонов, проходящего через исследуемый объект, и получении «картинки» внутренней структуры объекта, напоминающей рентгеновский снимок. Исследования посредством мюонной томографии используется во многих областях науки и техники.
Большинство научных исследований и разработок госкорпорации «Росатом» выполняются в рамках Единого отраслевого тематического плана (ЕОТП). Ежегодно в рамках ЕОТП разрабатывается более сотни научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Отраслевым оператором ЕОТП выступает частное учреждение по обеспечению научного развития атомной отрасли «Наука и инновации». Разработки ученых «Росатома» в рамках ЕОТП находят свое коммерческое применение в научно-исследовательских институтах, других дивизионах госкорпорации, а также могут быть полезны в структурах внешних заказчиков.
