Neutroni energije 14 MeV proizvode se relativno lako u D-T reakciji, jednoj od najvažnijih nuklearnih fuzijskih reakcija, zbog male Coulomb-ove barijere (~70keV) i velikog udarnog presjeka (~ 5 barna). Uslijed toga neutronski generatori mogu biti malih dimenzija omogučavajući tako brojne primjene 14 MeV neutrona u medicini, industriji, sigurnosti i zaštiti okoliša.

Neutralnost neutrona čini ih idealnim u ispitivanju nuklearne strukture i nuklearne sile, a zbog svoje penetrabilnosti i ''osjetljivosti'' na elemente s malim atomskim brojem, pogodni su za ne-destruktivnu inspekciju velikih objekata koji se uglavnom sastoje od ugljika (C) i kisika (O).

Omjer C/O je jedinstven za različite kompleksne materijale i ako se njegovo mjerenje kombinira s mjerenjem ostalih parametara kao što su gustoća i relativna koncentracija ostalih elemenata, može se koristiti uspješno za razlikovanje i identifikaciju različitih materijala. Korištenje C/O omjera u detekciji opasnih materijala istraživano je intezivno, naročito za detekciju eksploziva, bojnih otrova, narkotika, ‘’prljave bombe’’, uključujući i istraživanja pod vodom.

Do današnjeg dana, metode koje koriste brze neutrone u detekciji opasnih tvari, razvijene su do te mjere da su izgrađena i neka pilot-postrojenja, a postoji i nekoliko komercijalno dostupnih uređaja. Procedura za Osiguravanje kvalitete/Kontrolu kvalitete (OK/KK) neutronskih senzora s ciljem smanjenja lažno pozitivnih i lažno negativnih signala ravijena je za C/O, N/C omjere.

U budućem radu, predloženom u okviru ovog projekta, OK/KK procedura bi se razvila i za omjere ostalih elemenata od interesa (F, S, P, S, Cl, …). Kako omjeri koncentracije elemenata u nepoznatom uzorku ovise o okolini u kojoj se uzorak nalazi, kalibracijska procedura će se ponoviti za C/O, N/C i ostale omjere u ovisnosti o vrsti matrice u kojoj se uzorak/meta nalazi (mineralna, metalna ili organska matrica).   

Neutronske tehnike značajne su u industriji nafte, gdje se koriste za monitoriranje količine vode i mineralnih kontaminata u sirovoj nafti, kao i u ispitivanju naftnih bušotina mjerenjem C/O omjera. C/O omjer je bitan u određivanju količine nafte, vode i plina u naftnim rezervoarima. Razvit će se dva napredna nuklearna senzora, za monitoriranje sirove nafte, i za precizno C/O ispitivanje naftnih bušotina (tankih slojeva), a pomoću napredne tehnologije izrade neutronskih generatora, detektora, ''pametnih'' kolimatora i tehnika obrade podataka.

Potencijalno značajno područje primjene neutronskih tehnika je podvodno istraživanje ležišta mineralnih naslaga, naročito metan hidrata (MH) i elemenata rijetkih zemalja (ERZ), koja se mogu naći u ogromnim količinama na morskom dnu na dubinama 400-1000 m. Pokazano je da dubokomorski mulj sadrži obećavajuće visoke koncentracije ERZ i Y, čak 1000-2230 μg/g.

Pretpostavljene količine MH kreću se od 2x1014 m3 do 3.053x1018 m3. Nalazišta metan hidrata mogu poslužiti kao izvor energije jednako značajan kao i postojeći ugljikovodični izvori energije, a ubrizgavanjem CO2 u MH nalazište s ciljem kontroliranog oslobađanja metana, smanjuje se i količina ugljikovog dioksida u atmosferi. Razvit će se nove podvodne neutronske tehnike (aktivne i pasivne) koje će povečati našu mogućnost karakterizacije, kvantificiranja i monitoriranja MH i ERZ nalazišta. MH i ERZ nalazišta se čine izuzetno značajna u bliskoj budućnosti u kojoj se očekuje njihova eksploatacija.

Predložena istraživanja predstavljaju iskorak u primjeni 14 MeV neutrona. Glavna zadaća predloženog projekta je daljnje istraživanje inovacijskog potencijala neutronskih tehnika, kao i prijenos znanja mlađim generacijama.

Suradnici

• Dr. sc. Jasmina Obhođaš (Institut Ruđer Bošković)
• Dr. sc. Milorad Korolija (Institut Ruđer Bošković)
• Dr. sc. Karlo Nađ (Institut Ruđer Bošković)
• Dr. sc. Milivoj Uroić (Institut Ruđer Bošković)
• Dr. sc. Vladivoj Valković (u mirovini)
• Dr. sc. Dubravko Rendić (u mirovini)
• Dr. sc. Ilker Merić (Western Norway University of Applied Sciences)
• Dr. sc. Helge Egil Seime Pettersen (Haukeland University Hospital)