Mirion ist stolz darauf, die Lieferung des NM-2023-Neutronenmonitors, einer bahnbrechenden Innovation in der Weltraumwettertechnologie, bekannt zu geben. Das erste Gerät wurde kürzlich in einem Büro des nationalen Meteorologischen Dienstes in Cornwall, Großbritannien, installiert. Dieses STFC-finanzierte GLEEM-Projekt (Ground-Level Enhancement Event Monitor) zur Verbesserung der Bodenbelastung (Ground-Level Enhancement Event Monitor) wurde in Zusammenarbeit mit der Lancaster University und der britischen Atomic Energy Authority (UKAEA) entwickelt und wird entscheidende Daten und Messmöglichkeiten zur Verfügung stellen, um die Vorhersage und die Eindämmung des Weltraumwetters im Vereinigten Königreich zu verbessern.
Team von Mirion, der Lancaster University und dem Met Office bei der Installation des 4-NM-2023-Systems am Standort des Met Office in Cornwall. Abgebildet von links nach rechts: Darren Shaw (Mirion), John Hancock (Mirion), Cory Binnersley (Mirion), Craig Gray (Met Office), Dr. Michael Aspinall (Lancaster U.) und Prof. Stephen Croft (Lancaster U.).
Hintergrund und Bedeutung des Weltraumwetters
Weltraumwetter bezieht sich auf die erdnahen Bedingungen, die sich auf die weltraum- und bodengestützten technologischen Systeme auswirken können. Sonneneruptionen und andere Energie freisetzende Phänomene erzeugen hochenergetische kosmische Strahlen, die das Magnetfeld der Erde durchdringen und die Atmosphäre als eine Reihe von Partikeln erreichen können. Diese Ereignisse, die als Ground Level Enhancement (GLE)-Ereignisse bezeichnet werden, können erhebliche Störungen verursachen, einschließlich Schäden an der Satellitenelektronik, Unterbrechungen von GPS- und Kommunikationssystemen und erhöhter Strahlenbelastung für Astronauten und Flugzeugpassagiere.
Während signifikante GLEs selten sind, können die Risiken, die sie für die Infrastruktur und das tägliche Leben darstellen, schwerwiegend sein. „Schweres Weltraumwetter“ ist eine der höchsten Kategorien im britischen Nationalen Risikoregister aufgrund seines Potenzials, Milliarden von Menschen zu beeinflussen.
Die Überwachung des Weltraumwetters ist von größter Bedeutung, um Vorbereitung, Reaktion und Erholung zu gewährleisten. Der neue 4-NM-2023-Monitor (die 4 bezieht sich auf die Anzahl der Detektorbänke in diesem Größensystem) tritt nun einem globalen Netzwerk von etwa 50 ähnlichen bodengestützten Sensoren bei, die die Intensität des Weltraumwetters unter Verwendung der Messung von Spallationsneutronen verfolgen, um ihre Auswirkungen durch verbesserte Vorbereitung vorherzusagen und zu mildern.
Neuerfindung der Weltraumwetter-Neutronenmessung
Seit der NM-64-"Supermonitor" von H. Carmichael im Jahr 1964 standardisiert und weit verbreitet wurde, hat sich am Design von bodengestützten Neutronenmonitoren wenig geändert. Diese herkömmlichen Monitore verwenden mit Bortrifluorid (BF3)-gasgefüllte Proportionalzähler mit großem Durchmesser, die hochtoxisch sind. Diese Monitore sind darüber hinaus komplex und kostspielig, was ihren Einsatz über die derzeit weltweit in Betrieb befindlichen rund 50 Stationen hinaus begrenzt. Während im Laufe der Jahre einige Aktualisierungen bei der Datenerfassung stattgefunden haben, ist das Detektordesign selbst unverändert geblieben.
Die letzte Neutronenüberwachungsstation im Vereinigten Königreich – ein in den 1950er Jahren entwickeltes Modell für das Internationale Geophysikalische Jahr (IGY) – stellte den Betrieb vor mehr als vier Jahrzehnten ein. Die Lancaster University erkannte Möglichkeiten zur Modernisierung und arbeitete mit der UKAEA zusammen, um ein neues Design vorzuschlagen. Sie arbeiteten mit einem Team am Standort von Mirion in Warrington in Großbritannien zusammen, um eine maßgeschneiderte Technologie zu entwickeln, die den bestehenden Standard erheblich verbessert:
Kompaktes Design: Der 4-NM-2023-Monitor ist im Vergleich zu einem 6-NM-64-Monitor um 64 % kleiner und 55 % leichter im Vergleich zu einem 6-NM-64, was ihn für die Installation und Handhabung leichter macht.
Kosteneffizienz: Das 4-NM-2023-System wird als kostengünstiger als die aktuellen Baukosten eines 6-NM-64-Systems geschätzt, was in erster Linie auf die reduzierten Herstellungs- und Rohstoffkosten zurückzuführen ist.
Sicherheit und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Das NM-2023 vermeidet den Einsatz von hochgiftigem BF3-Gas durch den Einsatz von 3He-Detektoren mit kleinerem Durchmesser, was den Sicherheitsfall vereinfacht und die Anpassung an moderne Regulierungsstandards gewährleistet.
Erhöhte Effizienz: Das Platten-Design erhöht die Packungsdichte von Neutronendetektoren und reduziert den Neutronenverarmung, wodurch vergleichbare Zählungseffizienzen mit dem 6-NM-64 erreicht werden.
Diese Verbesserungen machten den NM-2023 zu einer praktischen Lösung für die Wiedereinführung der Neutronenüberwachung in Großbritannien und die Erweiterung des globalen Netzwerks von Neutronenmonitoren.
Der im Met-Büro in Cornwall, Großbritannien, installierte 4-NM-2023-Neutronenmonitor, ist kleiner, leichter, sicherer und effizienter als herkömmliche Modelle.
„Mirion ist stolz darauf, Teil eines Expertenteams der Lancaster University und der UKAEA zu sein, das ein System der nächsten Generation zur Unterstützung der wichtigen Weltraumwetterforschung entwickelt und bereitstellt“, sagte Patrick Chard, Director of Application Support für die Global Systems Group bei Mirion und Principal Consultant für Großbritannien. „Dies kombiniert fortschrittliche radiometrische und technische Fähigkeiten, um das erste System seiner Art in Großbritannien einzusetzen.“
Er fährt fort: „Da die Weltbevölkerung wächst und wir immer abhängiger von der globalen Kommunikation werden, wird diese Forschung eine entscheidende Rolle spielen, um unsere Fähigkeit zur Sicherung der wesentlichen Infrastruktur zu gewährleisten.“
Aufbau wesentlicher Fähigkeiten für die Nuklearindustrie
Das NM-2023-Projekt ist nicht nur ein bedeutender Schritt nach vorn im Bereich der Weltraumwetterüberwachung und der radiologischen Charakterisierung, sondern spielt eine entscheidende Rolle beim Aufbau von Fähigkeiten im Bereich der Weltraumwetterüberwachung. Durch die Bereitstellung eines praktischen und modernen Satzes an Messgeräten wird es den Forschern den Zugriff auf hochwertige Messdaten ermöglichen. Es hilft auch, das Defizit an Fähigkeiten zur Nuklear- und Strahlungsmessung in der Nuklearindustrie als Ganzes zu schließen. Die neuartige Hardware, Software und Physik-Modellierung, die während dieses Projekts entwickelt wurden, stellt ein erhebliches Forschungsvolumen dar, das die weitere Weiterentwicklung der Techniken und der zugrunde liegenden Nukleardaten durch die progressive Verbesserung der Technologie fördern wird.
Darüber hinaus wird erwartet, dass die großen Neutronendetektions-Arrays, die im NM-2023-System verwendet werden, den Forschern Zugang zu Messdaten verschaffen, die die Entwicklung in anderen Forschungsbereichen, wie beispielsweise der Sicherheit von Nuklearmaterial und der Abfallmessung, unterstützen werden. Dies wird Studenten und Doktoranden die Türen zu Schulungs- und Entwicklungsmöglichkeiten öffnen, die dazu beitragen, in diesem kritischen Bereich qualifizierte zukünftige Arbeitskräfte aufzubauen, der mit der Einführung der kleinen modularen und fortschrittlichen modularen Reaktoren und den damit verbundenen neuen Anlagen für den nuklearen Brennstoffkreislauf, die zu ihrer Unterstützung benötigt werden, immer wichtiger wird.
„Wir sind äußerst stolz auf den erfolgreichen Einsatz des NM-2023-Monitors, einem wichtigen Schritt nach vorn für die Fähigkeiten des Vereinigten Königreichs im Bereich Weltraumwetter“, sagte Dr. Michael Aspinall, Projektleiter von der School of Engineering der Lancaster University. „Diese Errungenschaft spiegelt den engagierten, offenen und hochprofessionellen Ansatz unserer Partner bei Mirion Technologies wider. Ihre Expertise war für den Erfolg des Projekts von entscheidender Bedeutung. Die positiven Auswirkungen, die dies auf die Überwachung des britischen und globalen Weltraumwetters haben wird, sind erheblich – wir verbessern unsere Vorbereitung auf zukünftige Solarereignisse und stellen der internationalen Forschungsgemeinschaft wertvolle Daten zur Verfügung.“
Leben der Mirion-Mission
Das Projekt ist ein Beweis für die Bedeutung von Innovation und Zusammenarbeit bei der Verbesserung der wissenschaftlichen und technologischen Fähigkeiten. Über die Weiterentwicklung der Technologie für den nationalen Wetter- und Klimadienst des Vereinigten Königreichs hinaus unterstützt dieses Projekt auch die breitere wissenschaftliche Gemeinschaft und das Wirtschaftswachstum des Vereinigten Königreichs, indem es die Entwicklung von Fähigkeiten und die Beschäftigung vor Ort fördert. Mirion ist stolz darauf, zu einer Initiative beigetragen zu haben, die so im Einklang mit unserer Mission und den weitreichenden Vorteilen für das Vereinigte Königreich, die Nuklearindustrie und die Förderung von Wissenschaft und Technologie insgesamt steht.
Erfahren Sie mehr über die Fähigkeiten von Mirion zur Unterstützung von Wissenschaft und Forschung.
