Jun 18th 2014, 09:36, by MATTHEW L. WALD
对于遭受震灾的日本福岛第一核电站来说，一种名不见经传的粒子，可能会扫除其清理工作中的一大障碍。
这座核电站内有三座毁损的反应堆堆芯，数以百吨计的高放射性的铀、钚、铯和锶变成了一团糟。2011年的海啸和地震致使这里发生堆芯熔融，反应堆里的大部分物质都在密闭空间里重新凝固成奇形怪状，被反应堆和建筑物的一些结构件包围着。
或者说，至少工程师是这么认为的。没有人真正知道这座核电站里面的状况如何，因为其废墟中最重要的部分，有很多都还没有经过检查。虽然时间已经过去了三年半，攀爬到里面查看仍然太过危险，把相机放进去则可能增加泄漏风险。工程师甚至没有足够的数据来建立计算机模型，从而了解堆芯的完整程度和熔融程度，因为在事故发生几天后，这些建筑物内的测量系统就停止了运转。
尽管这些建筑物可能在泄露辐射，但它们也是由非常厚的混凝土和钢材建成的，所以用X光或其他传统成像技术，在安全距离之外进行扫描是没有用的。
要清理反应堆，就必须使用定制的特种工具，洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的技术总监邓肯·W·麦克布兰奇(Duncan W. McBranch)说，"如果对建筑物里的状况有很好的了解，特种工具的设计就能做得好很多。"但"没人知道里面的情况，"他说。"没有人愿意进去探查。"
在这种情况下，渺子(muon)就可以派上用场了。
未来几天内，负责初步清理工作的承包商东芝(Toshiba)和洛斯阿拉莫斯实验室有望签署正式协议，部署一种新的技术。专家认为，即使隔着10英尺（约3米）厚的混凝土和钢材，这种技术也可以绘制出反应堆熔融堆芯的三维图像，并且可以把铀和钚与其它物质区分开。
多年来，美国能源部(Energy Department)一直在努力推动这种技术的开发和应用，而且已经授权利用该技术的较低级版本，从事一项用途更有限的工作：弗吉尼亚州的一家公司正在依靠一种采用这种技术的设备，检测货运集装箱，打击铀或钚走私活动，这些材料可以用来制造核弹。该实验室的新版本拥有更加宏大的目标，它将专注于测绘，而不是仅仅进行检测。
该技术所采用的原理是，地球上的一切东西都在持续受到渺子的"轰炸"，渺子是一种亚原子粒子，有点像电子，但是比电子重约200倍。受到宇宙辐射的作用，渺子会在大气层中脱离分子，像雨水一样洒落在地上。由于渺子的穿透力非常强，它们中的大多数会以接近光速的速度，直接穿透到地球的另一边，而其运动轨迹不会发生变化。
但是有时候，渺子也会恰巧撞到原子核，这种情况发生时，渺子就会改变方向。这种现象可以提供一些线索，让你了解它撞到的东西有怎样的形状和密度。检测这些散射的粒子，推断它们从什么东西上反弹回来，这种技术被称为"渺子断层扫描"。
"这和X光技术有些相似，但其物理学原理的细节是不同的，"麦克布兰奇博士说。
位于弗吉尼亚州的国际决策科学公司(Decision Sciences International)表示，它可以使用渺子断层扫描技术，在45秒内扫描一个40英尺规格的货运集装箱，检测出里面是否有铀或钚，不过无法获得详细数据。洛斯阿拉莫斯实验室的科学家用于福岛核电站的技术是另一个版本，需要更长的曝光时间——可能长达数周。但是最后它可以产生出一幅三维图像；并把混凝土、钢和水，与铀、钚等极重物质区分开。
"时间并不紧，图像不需要绘制得很快，只需要绘制得很好，"决策科学公司的首席执行官斯坦顿·D·斯隆(Stanton D. Sloane)说。官员们透露，测试将在今年晚些时候开始，最终图像将在明年完成。
"我估计，把熔融导致的随机结果和工程结构部件区分开，是相当容易的，"斯隆说。
洛斯阿拉莫斯实验室所属的能源部，还没有与决策科学公司签订制造所需硬件的正式协议，不过相关硬件可能会由该公司制造。
斯隆不愿透露制造设备的成本有多高，但以核工业的标准来看，这个项目并不大。东芝会报销洛斯阿拉莫斯的花费，官员们表示，这笔费用应该不会超过50万美元（约310万人民币）。洛斯阿拉莫斯实验室研发这项技术已经花费了大约400万美元。决策科学公司另外花费了一些资金来促进它的商业化，但并未披露具体金额。
洛斯阿拉莫斯实验室对福岛项目的贡献主要是在软件上。与软件配套的装置已经在一个正常运行的小型反应堆上进行了测试，装置包括两个广告牌大小的探测器，分别安装在建筑物的两侧。每个探测器就像是教堂的管风琴一样，由一系列管道组成，每根管道里都充入了包括氩在内的惰性气体，每当有渺子撞击时，它就会发出信号。探测器会追踪哪些管道被进出的渺子击中了，是以什么角度击中的。（"紧跟"渺子是不可能的，但通过测算检测到的撞击时间，工程师可以识别出同一个渺子的进出。）
翻译：土土
纽约时报中文网
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