橡树岭国家实验室开发风管辐射监测系统 提升燃料循环设施安全防护

近日，由嵌入式系统硬件与软件工程师布雷特·韦瑟斯彭(Brett Witherspoon)领导的橡树岭国家实验室(ORNL)研究团队，成功开发出一种新型辐射监测系统。该系统能够持续评估制造核燃料或处理核废料设施的通风管道内部放射性物质的积聚情况。

这一系统可由电池或以太网供电，核心为一个高约12英寸的圆柱形装置。该装置安装于风管内部，橡树岭国家实验室表示，该设备能够以比现有检测系统更低廉的价格，提供前所未有的监测频率与精准度，从而切实保护人员安全、核设施运行、生态环境以及国家安全。

韦瑟斯彭团队开发该系统的初衷，是为了帮助核设施更好地符合政府对放射性物质控制的监管标准，以保障工人健康、公众安全和环境卫生。与此同时，高效的监测手段还能有效防止放射性物质的非法扩散与滥用。

目前核设施中使用的放射性监测手段通常较为零散，主要用于抽查那些不可避免穿透空气滤网并进入风管的有害颗粒。传统的监测方式需要工作人员将装在长杆顶端的辐射计数器插入高空通风管道内，无法实现连续不间断的实时监测。

相比之下，橡树岭国家实验室研发的新型检测器兼具灵活的供电方式。在电池供电模式下，设备可连续运行约一个月，每分钟采集并记录一次空气样本数据;若连接以太网，则能以更高的频率工作，实现每秒一次的样本分析与数据传输。

该监测器采用了成本低廉的塑料闪烁体晶体，当探测到来自铀或其他放射性物质的辐射时，晶体会发射出光子。随后，硅光电倍增管将这些光子转化为电脉冲，并由设备进行计数以判断辐射水平是否处于安全范围。橡树岭国家实验室指出，相比传统无机闪烁晶体或半导体辐射探测器动辄数千美元的昂贵售价，这种塑料闪烁晶体的成本仅需数美元。

在前期测试中，研究团队在处理核材料的实验室设施内验证了该检测器在电池供电模式下的有效性，实验证明其运行十分顺畅。目前，测试产生的数据正被用于训练由核物理学家卡莉·戈茨(Callie Goetz)开发的人工智能增强算法。未来，该算法软件将集成至检测器中，以便在放射性物质达到潜在危险浓度时自动向核设施运营商发出警报。

戈茨指出，该检测器的成本比现有技术降低了上千倍，同时针对性极强的专用设计为核设施提供了一种更精准、更易用且更具经济效益的替代方案。这些设备将有效减轻核设施的合规监管负担，使其更加安全和高效。

目前，橡树岭国家实验室的研究人员正计划在实验室内部一座带有熔盐堆测试回路的建筑内，对以太网供电模式下的监测系统进行演示，并拟在田纳西州橡树岭地区的燃料浓缩及制造设施中对该系统展开进一步验证。