Ученые «Росатома» в Троицке испытали полностью функциональный образец мюонного томографа для поиска и оценки рудных месторождений. Установка позволяет измерять плотность грунта в 3D-проекции, за счет чего число буровых скважин можно будет уменьшить в 10 раз по сравнению с традиционными методами геологоразведки. Это значительно сократит стоимость таких работ.
Мюонный томограф / © Научный дивизион «Росатома»
Мюоны — элементарные частицы, образующиеся в результате взаимодействия первичных космических лучей с ядрами атомов атмосферы нашей планеты. Они неустойчивы, то есть существуют чуть больше двух микросекунд, зато обладают высокой энергией и успевают пролететь до нескольких километров вглубь планеты.
Метод мюонной томографии основан на улавливании потока этих частиц, проходящего через исследуемый объект. В результате получается изображение внутренней структуры этого объекта, которое напоминает рентгеновский снимок.
Применение такого метода для поиска полезных ископаемых долгое время было связано со сложностью создания компактного детектора, который можно было бы разместить в скважине. Но в 2023-2024 годах в рамках проекта Научного дивизиона «Росатома» и «Эльконского ГМК» удалось, наконец, объединить усилия ученых, инженеров и программистов для разработки подобного устройства. Внешний диаметр корпуса детектора составляет менее метра. Он способен измерять поток мюонов в скважинах на глубине до 1500 метров.
Сам мюонный томограф имеет модульную конструкцию, которая удобна для транспортировки: его общая длина — примерно девять метров (один модуль — менее 2,5 метра, весит порядка 40 килограммов). Все комплектующие, как и программное обеспечение, полностью отечественного производства.
«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», — рассказал научный руководитель проекта Александр Голубев.
Ученые планируют создать инвестиционный проект для проведения полевых испытаний на рудных месторождениях и подать заявку для регистрации в Роснедра.
