Myonentomografie

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Die Myonentomografie ist ein bildgebendes Verfahren zur dreidimensionalen Abbildung großvolumiger Objekte mittels Myonen der kosmischen Strahlung.

Hintergrund[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die kosmische Strahlung trägt maßgeblich zur natürlichen Hintergrundstrahlung auf der Erde bei. So wird auf Meereshöhe jeder Quadratmeter von etwa 100 Myonen pro Sekunde durchdrungen, Myonen können dabei selbst mehrere Kilometer Fels durchdringen. Je nach eingesetzter Technik wird bei der Myonentomografie die Absorption sowie die Coulomb-Streuung der Myonen im abzubildenden Objekt ausgenutzt, womit selbst das Durchleuchten von Pyramiden und Vulkanen möglich wird. Der Nachweis von Myonen ist mit Teilchendetektoren möglich, wobei je nach Detektor auch die Flugrichtung des Myons bestimmt werden kann.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Myonen der kosmischen Strahlung wurden bereits im Jahre 1955 zur Messung der Gebirgsdicke über einem Tunnel in Australien genutzt, der dabei eingesetzte Detektor hatte noch eine geringe Winkelauflösung. In den Jahren 1965–1969 versuchte Luis Walter Alvarez mit Hilfe einer Funkenkammer herauszufinden, ob sich in der Chephren-Pyramide in Ägypten unentdeckte Kammern befinden.[1]

Anwendungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Jahr 2009 wurde die Methode auf den Iō-dake (硫黄岳)-Vulkan auf der Insel Iojima (Kikai-Caldera, Ōsumi-Inseln) angewandt. Dadurch konnte die Dichteverteilung des Vulkans ermittelt werden.[2][3]

Aufräumarbeiten in Fukushima[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Rahmen der Aufräumarbeiten nach der Nuklearkatastrophe von Fukushima musste der Verbleib der Überreste der geschmolzenen Reaktorkerne in den Reaktorgebäuden geklärt werden, die Reaktorgebäude können jedoch wegen der extremen Strahlung nicht betreten werden. Im Rahmen einer Simulation wurde im Jahre 2012 die Machbarkeit der Abbildung des Reaktorkerns gezeigt.[4] Im Jahre 2015 wurden zwei jeweils 7 × 7 m große Driftkammer-Detektoren im Reaktor 1 installiert.[5] Drei Monate nach der Installation der Anlage wurden die ersten Bilder veröffentlicht, worauf zu sehen ist, dass sich der Kernbrennstoff nicht mehr innerhalb des Reaktordruckbehälters befindet.[6]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. L.W. Alvarez: Search for hidden chambers in the pyramids using cosmic rays. In: Science. 167, 1970, S. 832–9. doi:10.1126/science.167.3919.832. PMID 17742609.
  2. Blick in den heissen Schlund. In: Bild der Wissenschaft. Nr. 10, 2009, S. 61 f. (online).
  3. Hiroyuki K. M. Tanaka, Tomohisa Uchida, Manobu Tanaka, Hiroshi Shinohara, Hideaki Taira: Cosmic‐ray muon imaging of magma in a conduit: Degassing process of Satsuma‐Iwojima Volcano, Japan. In: Geophysical Research Letters. Band 36, Nr. 1, 2009, doi:10.1029/2008GL036451.
  4. Konstantin Borozdin: Cosmic Ray Radiography of the Damaged Cores of the Fukushima Reactors. In: Physical Review Letters. 109, 2012. arxiv:1209.2761. doi:10.1103/PhysRevLett.109.152501.
  5. Imaging the core of Fukushima reactor with muons. (pdf) Los Alamos National Laboratory, 29. Januar 2015, abgerufen am 5. Februar 2017 (englisch).
  6. Muon Scan Finds No Fuel In Fukushima Unit 1 Reactor Vessel. Tepco / The Fukushima Project, 19. März 2015, abgerufen am 5. Februar 2017 (englisch).