První neutronová tomografie na reaktoru VR-1
Vědci z naší fakulty, studentka doktorského studia Ing. Jana Matoušková a doc. Ing. Lubomír Sklenka, Ph.D. provedli první 3D neutronovou počítačovou tomografii na školním reaktoru VR-1 s téměř nulovým výkonem, což bylo dříve považováno za možné pouze na výzkumných reaktorech vysokého výkonu.
Neutronové zobrazování je nedestruktivní metoda používaná ke zkoumání vnitřních struktur a materiálového složení opticky neprůhledných předmětů. Tato metoda je podobná například rentgenovému zobrazování. Na rozdíl od rentgenových paprsků mohou neutrony z výzkumných reaktorů proniknout až několika centimetry kovů, a přitom citlivě detekovat i malé množství vodíku, například ve vodě nebo plastech.
Neutronová radiografie se provádí již od padesátých let 20. století, ale problémem byly vždy detektory a filmy s nízkou citlivostí. S vývojem citlivých elektronických kamer v kombinaci s detekčními deskami, které vyzařují světlo při absorpci neutronu, neutronová radiografie, a dokonce i neutronová počítačová tomografie (skládající se z několika stovek pohledů pod různými úhly, na jejichž základě je zrekonstruován 3D model) zaznamenala strmý vzestup u všech velkých výzkumných reaktorů na celém světě.
V poslední době se na trhu objevily levné astronomické kamery, které jsou dostatečně citlivé a vhodné k tomuto účelu. Burkhard Schillinger z reaktoru FRM II v Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) Technické Univerzity v Mnichově (TUM) na základě zkušeností ze systému ANTARES používaném k neutronovému zobrazování navrhl malý přenosný detektor, který by mohl být použit v jiných zařízeních.
Zatímco je reaktor FRM II provozován na výkonu 20 MW, školní reaktor VR-1 má téměř nulový výkon, pouze 100 wattů, a dříve nebylo považováno za proveditelné pořizovat neutronové snímky na reaktorech s takto nízkým výkonem. Systém byl upraven pro potřeby reaktoru VR-1 a výroba, montáž jednotlivých dílů detektoru a testování detektoru, řídicího systému a softwaru probíhalo během pandemie coronaviru.
Na jaře letošního roku byl systém úspěšně otestován a byla provedena první digitální neutronové radiografie na reaktoru VR-1. Na podzim provedli Jana Matoušková a Lubomír Sklenka celosvětově první počítačovou neutronovou tomografii na nízkoenergetickém reaktoru při výkonu reaktoru na 500 wattů. K tomuto měření byl jako vzorek použit historický předmět, tibetský visací zámek, ze soukromé sbírky doc. Sklenky.
Zařízení pro neutronové zobrazování bude dále charakterizováno a zdokonalováno v rámci doktorské práce Jany Matouškové a ve spolupráci s MLZ/TUM, může být zkopírováno i na jiné výzkumné reaktory nízkého výkonu na světě. Dosavadní výsledky ukázaly, že přestože je neutronové zobrazování na reaktorech nízkého výkonu spojeno hned s několika výzvami, je možné na nich úspěšně provozovat zařízení pro neutronové zobrazování. Zařízení by v budoucnu mělo sloužit nejen pro vzdělávání studentů na Katedře jaderných reaktorů FJFI, ale i k dalším výzkumným aktivitám.
