Гибридный мюонный годоскоп для мюонографии энергоблока АЭС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Пасюк Никита Александрович

• Пасюк Никита Александрович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Пасюк Никита Александрович

Введение

Глава 1. Мюонография

1.1. Методы мюонографии. Мюонограмма

1.2. Метод построения мюонограмм в мюонографии на основе поглощения мюонов

1.3. Моделирование процесса мюонографии

Глава 2. Структура и принципы функционирования гибридного мюонного годоскопа

2.1. Детектор на дрейфовых трубках

2.1.1. Дрейфовая трубка

2.1.2. Система регистрации сигналов

2.2. Сцинтилляционный стриповый детектор

2.2.1. Детектирующий канал

2.2.2. Система регистрации сигналов и триггирования

2.3. Система обработки данных

2.4. Методы обработки данных гибридного мюонного годоскопа

2.4.1. Алгоритм обработки данных детектора на дрейфовых трубках

2.4.2. Алгоритм обработки данных сцинтилляционного стрипового детектора

Глава 3. Характеристики гибридного мюонного годоскопа

3.1. Тестирование камер на дрейфовых трубках

3.2. Тестирование стрипов

3.3. Тестирование SiPM

Глава 4. Испытания прототипа гибридного мюонного годоскопа

4.1. Эксперимент по мюонографии тестовых объектов

4.1.1. Анализ данных детекторов

4.1.2. Мюонограммы по данным детектора на дрейфовых трубках

4.1.3. Мюонограммы по данным сцинтилляционного стрипового детектора

4.2. Выводы по калибровочному эксперименту в НИЯУ МИФИ

Глава 5. Мюонография энергоблока АЭС

5.1. Моделирование метода мюонографии крупномасштабных объектов

5.2. Исследовательский стенд на Калининской АЭС

5.3. Результаты эксперимента на АЭС

5.3.1. Анализ данных детекторов

5.3.2. Мюонограммы по данным детектора на дрейфовых трубках

5.3.2.1. Мюонография реактора, работающего в штатном режиме

5.3.2.2. Мюонография реактора в период ремонтных работ

5.3.3. Мюонограммы по данным сцинтилляционного стрипового детектора

5.4. Выводы по эксперименту на АЭС

Заключение. Основные результаты

Список литературы

Приложение 1: Свидетельство на программу

Приложение 2: Патент на изобретение

Приложение 3: Сертификат на средство измерения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гибридный мюонный годоскоп для мюонографии энергоблока АЭС»

Введение

На сегодняшний день активно развивается новое направление в экспериментальной физике - мюонография крупномасштабных объектов, структуру которых эффективнее всего исследовать с использованием проникающего излучения космических лучей - мюонов. Основой мюонографии (по аналогии с рентгенографией) является процесс регистрации и анализа пространственно-углового распределения мюонов, прошедших через изучаемый объект.

Для регистрации мюонов используются прецизионные мюонные годоскопы различных конструкций: ядерные эмульсии, сцинтилляционные детекторы, дрейфовые трубки, резистивные проекционные камеры и др. При этом каждый тип детектора имеет свои преимущества. Проецируя треки мюонов, зарегистрированные годоскопом, на референтную плоскость, проходящую через объект, можно получить (по аналогии с рентгенограммой) мюонограмму -распределение точек пересечения треков с плоскостью. Плотность этих точек на плоскости позволяет оценить распределение вещества в объекте, через который прошли зарегистрированные мюоны. Анализ их распределения на мюонограмме позволяет изучать особенности внутреннего строения крупных объектов. Мюонография, проведенная с нескольких пересекающихся углов, позволяет проводить трехмерное исследование структуры объекта, известное как мюонная томография. Метод мюонографии широко применяется для анализа внутренних структур таких объектов, как пирамиды, вулканы, горные массивы, ядерные реакторы, строительные сооружения и других объектов, обладающих достаточной толщиной, чтобы влиять на интенсивность мюонного потока.

Значимость мюонографии резко возросла при ликвидации последствий аварии на АЭС Фукусима-Даичи. Мюонография оказалась единственным методом, позволившим получить информацию о распределении расплавленного ядерного топлива в аварийных реакторах. Поэтому мониторинг работоспособности масштабных объектов атомных станций является важной и актуальной задачей, которую можно решить с помощью метода мюонографии.

Кроме того существует большое количество других объектов критических инфраструктур, для которых мюонография является эффективным методом контроля: состояние контейнеров для хранения ядерных отходов, состояние плотин, дамб, мостов, металлургических домн, тоннелей, крупных строительных конструкций, таможенные терминалы для предотвращения контрабанды тяжелых делящихся веществ и др.

Поэтому разработка прецизионного широкоапертурного гибридного мюонного годоскопа, способного оперативно обнаруживать изменения в критической инфраструктуре в реальном времени, а также метода мюонографии крупномасштабных объектов является актуальной научной задачей. Цель работы

Создание аппаратуры и разработка методов оперативной дистанционной мюонографии крупномасштабных объектов (в том числе ядерных реакторов). Задачи работы

1) Разработка, создание и тестирование гибридной регистрирующей системы широкоапертурного мюонного годоскопа большой площади.

2) Разработка, создание и тестирование автоматизированного программно -аппаратного комплекса для сбора, обработки, хранения, анализа и визуализации информации в режиме реального времени.

3) Разработка методов формирования мюонограмм на основе данных гибридного мюонного годоскопа.

4) Экспериментальное исследование точностных характеристик годоскопа при получении мюонограмм тестовых объектов.

5) Моделирование метода мюонографии реакторного блока ВВЭР-1000.

6) Проведение экспериментальных исследований структуры энергоблока АЭС методом мюонографии и анализ полученных мюонограмм.

7) Разработка методики получения мюонограмм во время динамических изменений структуры объекта.

Научная новизна

Впервые:

- создан мобильный гибридный мюонный годоскоп для мюонографии крупных промышленных объектов на основе двух регистрирующих систем -стрипового сцинтилляционного детектора и детектора на дрейфовых трубках площадью 9 кв. м, с угловым разрешением около 2 мрад;

- разработана методика мюонографии крупномасштабных объектов на основе полученных изображений-мюонограмм с помощью гибридного мюонного годоскопа;

- разработана методика выделения изменений в структуре исследуемого объекта на основе разностного метода мюонографии;

- получены мюонограммы действующего энергоблока №4 Калининской АЭС в штатных условиях эксплуатации;

- реализована методика оперативного (около 1 суток) выделения зон изменений в структуре энергоблок АЭС с помощью созданного годоскопа.

Практическая значимость

Созданный мюонный годоскоп и разработанный метод мюонографии крупномасштабных промышленных объектов могут быть использованы для развития технологии дистанционного контроля состояний конструкций различных критических инфраструктур и являются основой для создания соответствующей аппаратуры для этих целей.

Разработанное модульное программное обеспечение может быть использовано для других детекторов на аналогичных модулях считывания и обработки данных.

Модульная конструкция разработанного годоскопа может рассматриваться в качестве типовой при создании мюонных годоскопов для дистанционной диагностики различных объектов.

Личный вклад

Все работы были выполнены лично автором, либо при его определяющем участии. Непосредственно автором выполнены следующие работы, приведённые в диссертации:

1) Разработка, создание, сборка и тестирование регистрирующих систем и элементов детекторов на дрейфовых трубках и сцинтилляционных стрипах.

2) Разработка и создание автоматизированного программно-аппаратного комплекса, включающего средства сбора, обработки, хранения, анализа и отображения информации в режиме реального времени.

3) Разработка методов реконструкции одночастичных событий по данным двух детекторов гибридного мюонного годоскопа.

4) Моделирование процесса мюонографии энергоблока АЭС и сопоставление результатов с экспериментальными мюонограммами.

5) Разработка методики формирования мюонограмм по данным гибридного мюонного годоскопа.

6) Исследование точностных характеристик гибридного годоскопа.

7) Получение и анализ экспериментальных результатов.

8) Разработка методики выделения изменений в структуре энергоблока АЭС по данным мюонографии.

9) Подготовка публикаций и выступлений. Положения и результаты, выносимые на защиту

1) Разработка, создание и обеспечение работоспособности широкоапертурного многоканального гибридного мюонного годоскопа, состоящего из сцинтилляционных стрипов с кремниевыми фотоумножителями и дрейфовых трубок для регистрации мюонов в режиме реального времени.

2) Программно-аппаратный комплекс системы регистрации, триггирования, сбора и обработки данных в режиме реального времени.

3) Методика реконструкции одночастичных событий по данным гибридного мюонного годоскопа.

4) Методика получения статических и динамических мюонограмм по данным гибридного мюонного годоскопа.

5) Результаты исследования точностных характеристик гибридного годоскопа.

Достоверность результатов

1) Технические решения и экспериментальные подходы, использованные при создании гибридного мюонного годоскопа, основывались на разработках, апробированных в экспериментальном комплексе НЕВОД (НИЯУ МИФИ) при создании двух поколений мюонных годоскопов большой площади, а также при создании детекторов на дрейфовых трубках в установке ATLAS (LHC).

2) Гибридный мюонный годоскоп был сертифицирован как средство измерения по результатам калибровочных экспериментов в НИЯУ МИФИ (сертификат об утверждении типа средств измерений Росстандарта №87385-22 от 23 ноября 2022 г.).

3) Программное обеспечение информационно-измерительной системы, на которое получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2022663395 от 14 июля 2022 г., разработано с применением современных методов, алгоритмов и принципов реализации программного обеспечения. Апробация результатов работы

Основные результаты исследований по теме диссертации представлены автором на 8 российских и международных конференциях в течение 5 лет (20202024 гг.):

1) 36-я Всероссийская конференция по космическим лучам (Дубна 2020).

2) Международная научная школа-конференции «Современные проблемы физики и технологий» (НИЯУ МИФИ 2022, 2023, 2024).

3) Черенковские чтения (ФИАН 2023).

4) Симпозиум ISCRA (НИЯУ МИФИ 2023).

5) Международная научно-практическая конференция «Современное состояние и перспективы развития атомной промышленности в Республике Казахстан» (Алматинский филиал НИЯУ МИФИ 2023).

6) 38-я Всероссийская конференция по космическим лучам (ФИАН 2024). Публикация результатов работы

По теме диссертации опубликовано 5 статей в рецензируемых научных изданиях, включенных в базы данных ВАК, Scopus и Web of Science:

1) Pasyuk N.A., Kompaniets K.G., Petrukhin A.A., Tselinenko M.Yu., Shutenko V.V., Yashin I.I. Scintillation strip detector of a hybrid hodoscope for muon tomography of large-scale objects // Instrum. Exp. Tech. 2024. V. 67. No. 4. P. 672681. DOI: 10.1134/S0020441224701069 (WoS, Scopus; Q4).

2) Пасюк Н.А., Давиденко Н.Н., Кожин А. С., Компаниец К.Г., Конев Ю.Н., Олейник С.В., Петрухин А.А., Фахрутдинов Р.М., Целиненко М.Ю., Шудра Д.В., Шутенко В.В., Яшин И.И. Прототип гибридного мюонного годоскопа для мюонографии крупномасштабных объектов // ЖТФ. 2024. Т. 94. № 8. С. 13981409. DOI: 10.61011/JTF.2024.08.58569.40-24 (WoS, Scopus; К1);

(англоязычная версия: Pasyuk N.A., Davidenko N.N., Kozhin A.S., Kompaniets K.G., Konev Yu.N., Oleinik S.V., Petrukhin A.A., Fakhrutdinov R.M., Tselinenko M.Yu., Shudra D.V., Shutenko V.V., Yashin I.I. Prototype of a hybrid muon tomograph for muonography of large-scale objects // Tech. Phys. 2024. V. 69. No. 8. P. 1296-1306. DOI: 10.61011/TP.2024.08.59019.40-24 (WoS, Scopus; Q3)).

3) Пасюк Н.А., Борисов А.А., Компаниец К.Г., Кожин А.С., Фахрутдинов Р.М., Целиненко М.Ю., Шутенко В.В., Яшин И.И. Детектор на дрейфовых трубках гибридного годоскопа для мюонной томографии крупномасштабных объектов // Приборы и техника эксперимента. 2024. №2. C. 29-38. DOI: 10.31857/S0032816224020044 (WoS, Scopus; К1)).

(англоязычная версия: Pasyuk N.A., Borisov A.A., Kompaniets K.G., Kozhin A.S., Fakhrutdinov R.M., Tselinenko M.Yu., Shutenko V.V., Yashin I.I. Drift tube detector of a hybrid hodoscope for muon tomography of large-scale objects // Instrum. Exp. Tech. 2024. V. 67. No. 2. P. 219-227. DOI: 10.1134/S0020441224700489 (WoS, Scopus; Q4)).

4) Яшин И.И., Киндин В.В., Компаниец К.Г., Пасюк Н.А., Целиненко М.Ю. Тестирование элементов мюонного томографа на сцинтилляционных стрипах с оптоволоконным светосбором // Известия РАН. Серия физическая. 2021. Т. 85. № 4. С. 598-600. DOI: 10.31857/S0367676521040396 (Scopus; К1);

(англоязычная версия: Yashin I.I., Kindin V.V., Kompaniets K.G., Pasyuk N.N., Tselinenko M.Yu. Tests of Elements of the Muon Hodoscope Based on

Scintillation Strips with Fiber Light Collection // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2021. V. 85. No. 4. P. 458-460. DOI: 10.3103/S1062873821040389 (Scopus; Q3)).

5) Yashin I.I., Davidenko N.N., Dovgopoly A.O., Fakhroutdinov R.M., Kaverznev M.M., Kompaniets K.G., Konev Yu.N., Kozhin A.S., Paramoshkina E.N., Pasyuk N.A., Tselinenko M.Yu., Yuschenko O.P., Zolotareva O.V. Muon Tomography of Large-Scale Objects // Physics of Atomic Nuclei. 2021. V. 84. No. 6. P. 1171 -1181. DOI: 10.1134/S1063778821130421 (WoS, Scopus; Q4).

По научно-техническим разработкам в составе коллектива авторов получены патент на изобретение, сертификат утверждения средства измерения и свидетельство о регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности.

1) Астапов И.И., Пасюк Н.А., Хохлов С.С., Целиненко М.Ю., Яшин И.И. // Комплекс для измерения световыхода сцинтилляционных стрипов // Патент на изобретение RU2794236C1 от 13.04.2023 г. Заявка №2022125444 от 29.09.2022.

2) Сертификат об утверждении типа средств измерений №87385-22 от 23 ноября 2022 г.

3) Пасюк Н.А., Кожин А.С., Компаниец К.Г., Фахрутдинов Р.М., Целиненко М.Ю., Шутенко В.В., Яшин И.И. // Программа MuonGraph 1.01 для управления, сбора и обработки данных гибридного мюонного томографа // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2022663395 от 14 июля 2022 г.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Объем диссертации: 147 страницы, 117 рисунков, 1 таблица, 138 наименования цитируемой литературы.

Глава 1. Мюонография

Мюоны космических лучей формируются на высотах от 15 до 20 км в процессах распада заряженных п- и К-мезонов, которые возникают при взаимодействии протонов и ядер первичных космических лучей с атмосферными атомами, а также в результате взаимодействия вторичных адронов с атмосферными частицами. Мюоны представляют собой заряженные лептоны с массой около 106 МэВ и временем жизни порядка 2.2 мкс. Среди основных компонентов вторичных космических лучей, мюоны привлекают особый интерес благодаря своим особым свойствам. Интенсивность мюонного потока на уровне моря составляет примерно одну частицу в минуту на квадратный сантиметр [1]. Поток мюонов чувствителен к изменениям термодинамических условий в атмосфере, имеет сильную зависит от зенитного угла ~cosw0 (Рис. 1), практически не имеет сезонных колебаний и слабо зависит от географической широты.

На Рис. 2 представлен энергетический спектр мюонов на уровне моря, где видно, что при увеличении зенитного угла спектр смещается в сторону более высоких импульсов. При энергиях выше 10 ГэВ траектория мюонов становится практически совпадающей с направлением первичных частиц. Мюоны, благодаря своей относительно высокой массе покоя, обладают хорошей проникающей способностью, в отличие от адронов, электронов или фотонов (Рис. 3). При средней энергии, характерной для уровня моря (от 4 до 100 ГэВ в зависимости от угла), мюоны теряют энергию в основном за счет ионизации. Их способность преодолевать большие толщины вещества делает мюоны привлекательными для использования в качестве естественного источника излучения при исследовании структуры различных крупномасштабных объектов [4].

Существующие методы неразрушающего контроля используют излучение искусственных источников, таких как рентгеновское и гамма-излучение, электроны, нейтроны, ультразвук и другие, имеющие ограниченную глубину проникновения в вещество, обычно не более нескольких метров.

10 10' 10' Миоп Мотеп1ит [ ве\//с

Рис. 1. Зависимость степени зенитного угла мюонов от импульса на уровне моря [2].

Рис. 2. Спектр мюонов на уровне моря для зенитных углов 0° и 75° [3].

Рис. 3. Вертикальные потоки космических лучей в атмосфере с Е >1 ГэВ [3].

Возможность использования потоков мюонов для дистанционного исследования структуры различных крупномасштабных объектов, размеры которых могут достигать нескольких километров, стала основой нового направления экспериментальной физики - мюонографии (по аналогии с рентгенографией). Проходя через вещество, мюоны теряют энергию в электромагнитных процессах, таких как поглощение и рассеяние, что ведет к изменению потока частиц. Анализ изменений в пространственно-угловом распределении мюонов при прохождении через крупномасштабный объект может дать информацию о массовом составе и распределении плотности вещества, через

которое они пролетели. Важной особенностью метода является его неинвазивность.

В литературе помимо термина «мюонография» также используют термины «мюография» (англ. «muography») или «мюонная визуализация» (англ. «muon imaging»). Для трехмерной визуализации, аналогичной рентгеновской томографии, применяется термин «мюонная томография» (англ. «muon tomography»), а для двумерной абсорбционной визуализации часто используется термин «мюонная радиография» (англ. «muon radiography»).

В основе мюонографии лежит процесс регистрации и анализа пространственно-угловых характеристик потока атмосферных мюонов с помощью прецизионных трековых детекторов, называемых годоскопами [5]. Проецируя зарегистрированные годоскопом треки мюонов в обратном направлении на некоторую референтную плоскость (Рис. 4, слева), проходящую через объект, можно получить мюонограмму - двухмерную матрицу с распределением плотности точек пересечения треков частиц по плоскости. На мюонограмме (по аналогии с рентгенограммой) отображаются особенности структуры объекта между входящим потоком мюонов и детектором. Мюонограммы объекта, полученные с различных пересекающихся направлений (Рис. 4, справа), позволяют провести трехмерный анализ (томографию) структуры объекта. Для построения трехмерного изображения используется метод Иоганна Радона [6, 7], позволяющий восстановить форму объекта по его проекциям.

Трехмерная мюонография может быть реализована несколькими способами. В первом способе используется один годоскоп, перемещающийся вокруг объекта. Этот способ подходит для «статичных» объектов, где наблюдения ведутся длительное время. Во втором способе используются несколько годоскопов, установленных под разными углами относительно объекта. Этот способ применим для изменяющихся объектов, где наблюдения проводятся в короткий промежуток времени. Оба эти метода основаны на анализе поглощения мюонов, то есть на изучении ослабления потока мюонов при прохождении через неоднородности структуры объекта.

Рис. 4. Принцип получения двухмерного (слева) и трехмерного (справа)

изображений мюонографии.

Третий способ, названный методом рассеяния мюонов, основан на анализе многократного кулоновского рассеяния мюонов. В этом методе используются два годоскопа, между которыми располагается объект. Основой метода является сильная зависимость кулоновского рассеяния мюонов на ядрах от 7. Изображение на мюонограмме определяется структурой плотности материала и его суммарной толщиной. Этот метод позволяет не только локализовать материалы с высоким зарядовым числом в объеме исследуемого объекта, но и классифицировать их по группам, используя известные зависимости среднеквадратичного угла рассеяния мюонов после прохождения слоя материала.

Для реализации метода мюонографии обычно применяются детекторы, состоящие из последовательно расположенных регистрирующих координатных плоскостей. Каждая плоскость фиксирует с некоторой точностью точку, через которую прошла частица. Объединение точек с разных плоскостей позволяет определить траекторию и оценить её параметры. За десятилетия развития мюонографии было разработано и внедрено множество типов детекторов заряженных частиц, обеспечивающих высокую надежность и производительность. Основные различия связаны с используемой технологией детектирования. Каждый тип детекторов имеет свои преимущества и недостатки, и выбор определённого типа зависит от требований конкретного исследования и условий эксперимента. В основном, в настоящее время, для мюонографии применяются следующие типы детекторов:

1) Ядерные эмульсии. Детекторы на основе ядерных эмульсий являются одними из широко используемых. Эмульсионные детекторы представляют собой

желатиновые фотопластинки с коллоидной взвесью микрокристаллов галогенида серебра, которые фиксируют трек заряженной частицы. Разрешение ядерных эмульсий определяется размером зерен и может достигать порядка 0.2-0.8 микрон. Пленки эмульсий могут быть собраны в несколько слоев, которые обеспечивают угловое разрешение порядка нескольких мрад.

Ядерные эмульсии не требуют электропитания, достаточно компактны, дешевые в изготовлении, их легко транспортировать и устанавливать, выдерживают длительную экспозицию в сложных условиях и при их использовании отсутствует необходимость оперативного контроля за ходом эксперимента.

Недостаток этой технологии состоит в том, что она требует специальной обработки и считывания с помощью специализированных систем сканирования. Нет информации о времени регистрации треков, а измерения могут проводиться только в статических ситуациях без возможности контроля в режиме реального времени. Конструкция эмульсий одноразовая и чувствительна к высоким температурам. При этом регистрируются все проходящие заряженные частицы от изготовления эмульсии до ее проявления.

2) Сцинтилляционные детекторы, включая стриповые пластиковые сцинтилляторы. Конструкция из двух или более ортогонально расположенных слоев пластин-стипов может использоваться для регистрации частиц в двух независимых проекциях. Сцинтилляционные вспышки собираются и регистрируются фотоприемниками, сигналы с которых анализируются многоканальными регистрирующими системами.

Сцинтилляционные детекторы прочны, надежны, долговечны, относительно дешевы и доступны, просты в эксплуатации, технологичны, позволяют получить практически любые формы и размеры регистрирующего элемента (что в свою очередь напрямую влияет на разрешение), обладают высоким быстродействием (порядка наносекунд), малочувствительны к изменениям параметров окружающей среды и обеспечивают измерение в режиме реального времени.

3) Газовые детекторы (дрейфовые и стримерные трубки, пропорциональные и резистивные камеры, микростриповые и GEM детекторы). Типичный газовый детекторный модуль может состоять из нескольких слоев. Слои, ориентированные в ортогональном направлении, обеспечивают измерение частиц в независимых проекциях. Разрешение газовых детекторов зависит от их конструкции, состава газовой смеси и рабочего напряжения питания. Проекты, нацеленные на реализацию мюонографии, обычно используют цилиндрические дрейфовые трубки, плоские резистивные камеры или многопроволочные камеры.

Преимуществами данного типа детекторов является высокое пространственное (порядка десятка микрометров) и угловое (~1 мрад) разрешение, высокое быстродействие (порядка наносекунд), измерение в режиме реального времени, сравнительно дешевое изготовление.

Из минусов основным является требование к качеству используемого газа, высокому напряжению и климатическим условиям. Современные трехслойные мюонные детекторы на основе цилиндрических дрейфовых трубок широко используются в ускорительных экспериментах (например, ATLAS).

4) Полупроводниковые и пиксельные детекторы. Данный тип детекторов представляет собой набор твердотельных полупроводниковых сенсоров определённого размера (пикселей), конструктивно объединённых в двумерную матрицу, с интегрированной считывающей электроникой. Основным препятствием для их массового использования является высокая стоимость единицы площади, однако их компактность и относительная радиационная стойкость делают их привлекательными вариантами в определенных ситуациях. Высокое собственное координатное разрешение достигается большим числом каналов. Как и любые полупроводниковые приборы имеют высокую температурную зависимость и требовательны к соблюдению рабочего режима.

В настоящее время метод мюонографии находит применение в различных областях:

- исследование внутренних структур пирамид [8, 9], вулканов [10-20] и горных массивов и ледников [21-30];

- сканирование транспортных средств и контейнеров [31-33];

- геологические исследования [34-39];

- сканирование промышленных объектов [40-46], металлургических домн [47-50], тоннелей [51-53], крупных строительных конструкций и т.п.;

- исследование ядерных объектов: реакторов [54-61], тяжелых делящихся веществ и контейнеров для ядерных отходов [62-66];

- исследование атмосферы и гелиосферы [67-71];

- исследование объектов из материалов с разными атомными номерами и плотностями [72-88];

- археологические исследования [89-94];

- таможенный контроль [95-100];

- применение в навигации [101];

- исследование других объектов [102], включая космические [103, 104].

Однако метод мюонографии имеет свои ограничения: сильная зависимость

потока и энергетического спектра мюонов от зенитного угла, многократное кулоновское рассеяние и относительно слабый поток частиц. Для обеспечения достаточной статистической точности локализации на мюонограмме неоднородностей просвечиваемых объектов требуются детекторы большой площади и длительные экспозиции.

Один из первых экспериментов по мюонографии крупномасштабных объектов провел Л.В. Альварес в 1968 году, наблюдая пирамиду Хефрена в Гизе в мюонном потоке с помощью искровой камеры [8]. В ходе эксперимента ожидалось найти скрытые комнаты в структуре пирамиды, однако увидеть их не удалось. Данный эксперимент был повторен в 2015 году на пирамиде Хеопса, но уже с использованием сцинтилляционных и эмульсионных детекторов [9]. В результате полученных данных удалось обнаружить два скрытых помещения.

Большой интерес представляет применение мюонографии для исследования горных и подземных массивов. Наиболее показательные эксперименты по количеству информации и возможностям мюонографии представлены в работах со сцинтилляционными [14, 16, 28, 38] и дрейфовыми детекторами [51]. В ходе

проведенных исследований удалось увидеть структуру и воссоздать геометрию наблюдаемых объектов с различных точек наблюдения.

Со временем интерес в мюонографии стал смещаться в область неразрушающего контроль различных индустриальных объектов. Среди таких экспериментов выделяется исследование элементов циклотрона эмульсионными детекторами [43] и доменных печей [47, 50] сцинтилляционными детекторами. Перечисленные работы с достаточно высокой точностью смогли изучить структуру и целостность исследуемых объектов.

Особый интерес к мюонографии возрос в области исследования ядерных реакторов для определения расположения расплавленного ядерного топлива в аварийных реакторах на АЭС Фукусима-Даичи [56, 58] в 2011 году. Мюонография с использованием сцинтилляционных детекторов оказалась единственным методом, позволившим решить эту задачу, поскольку высокие уровни радиации не позволяли проводить проверки внутренних объемов реактора традиционными методами. С тех пор было ещё несколько экспериментов по мюонографии других реакторов с использованием газовых детекторов [55, 60], где была исследована возможность идентификации активной зоны.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пасюк Никита Александрович, 2025 год

Список литературы

1. Shukla P., Sankrith S. Energy and angular distributions of atmospheric muons at the Earth // Int. J. Mod. Phys. A. 2018. V. 33. No. 30. 1850175. DOI: 10.1142/S0217751X18501750.

2. Grieder P.K.F. Cosmic rays at earth: researcher's reference manual and data book / Grieder P.K.F. - Elsevier, 2001. P. 432.

3. Zyla P.A. et al. // Progress Theoretical and Experimental Physics. Particle Data Group. 2020. 083C01. P. 511, P. 512, P. 546. DOI: 10.1093/ptep/ptaa104.

4. Bonomi G., Checchia P., D'Errico M., Pagano D., Saracino G. Applications of cosmic-ray muons // Prog. Part. Nucl. Phys. 2020. V. 112. 103768. DOI: 10.1016/j.ppnp.2020.103768.

5. Барбашина Н.С., Борог В.В., Кокоулин Р.П., Компаниец К.Г., Петрухин А.А., Тимашков Д.А., Шутенко В.В., Яшин И.И. Способ и устройство для получения мюонографий. Патент RU2406919C2 от 20.12.2010 на сайте Федерального института промышленной собственности, URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/4e/6d/b5/12929dad5e5150/RU2406919 C2.pdf (дата обращения 04.11.2024).

6. Radon J. Über die Bestimmung von Funktionen durch ihre Integralwerte längs gewisser Mannigfaltigkeiten // Berichte Sächsische Akademie der Wissenschaften, Leipzig. 1917. V. 29. P. 262.

7. Nagahara S. and Miyamoto S. Feasibility of three-dimensional density tomography using dozens of muon radiographies and filtered back projection for volcanos // Geosci. Instrum. Method. Data Syst. 2018. V. 7. Iss. 4. P. 307. DOI: 10.5194/gi-7-307-2018.

8. Alvarez L.W., Anderson J.A., Bedwei F.E. et al. Search for Hidden Chambers in the Pyramids // Science. 1970. V. 167. Iss. 3919. P. 832. DOI: 10.1126/science.167.3919.832.

9. Morishima K., Kuno M., Nishio A. et al. Discovery of a big void in Khufu's Pyramid by observation of cosmic-ray muons // Nature. 2017. V. 552. P. 386. DOI: 10.1038/nature24647.

10. Tanaka H.K.M., Nakano T., Takahashi S. et al. High resolution imaging in the inhomogeneous crust with cosmic-ray muon radiography: The density structure below the volcanic crater floor of Mt. Asama, Japan // Earth Planet. Sci. Lett. 2007. V. 263. Iss. 1-2. P. 104. DOI: 10.1016/j.epsl.2007.09.001.

11. Taira H. and Tanaka H.K.M. A potential space- and power-effective muon sensor module for imaging a volcano // Earth Planets Space. 2010. V. 62. P. 179. DOI: 10.5047/eps.2009.06.005.

12. Tanaka H.K.M., Taira H., Uchida T. et al. Three-dimensional computational axial tomography scan of a volcano with cosmic ray muon radiography // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. B12332. DOI:10.1029/2010JB007677.

13. Anastasio A., Ambrosino F., Basta D. et al. The MU-RAY detector for muon radiography of volcanoes // Nucl. Instrun. and Methods A. 2012. V. 732. P. 423. DOI: 10.1016/j.nima.2013.05.159.

14. Jourde K., Gibert D., Marteau J. et al. Experimental detection of upward going cosmic particles and consequences for correction of density radiography of volcanoes // Geophys. Res. Lett. 2013. V. 40. P. 6334. DOI: 10.1002/2013GL058357.

15. Catalano O., Del Santo M., Mineo T. et al. Volcanoes muon imaging using Cherenkov telescopes // Nucl. Instrum. Methods A. 2016. V. 807. P. 5. DOI: 10.1016/j.nima.2015.10.065.

16. Marteau J., de Bremond d'Ars J., Gibert D. et al. DIAPHANE: muon tomography applied to volcanoes, civil engineering, archaelogy // JINST. 2017. V. 12. C02008. DOI: 10.1088/1748-0221/12/02/C02008.

17. Olah L., Tanaka H.K.M., Ohminato T. and Varga D. High-definition and low-noise muography of the Sakurajima volcano with gaseous tracking detectors // Sci. Rep. 2018. V.8. P. 3207. DOI: 10.1038/s41598-018-21423-9.

18. D'Alessandro R., Ambrosino F., Baccani G. et al. Volcanoes in Italy and the role of muon radiography. Phil. Trans. R. Soc. A. 2019. V. 377. Iss. 2137. 20180050. DOI:10.1098/rsta.2018.0050.

19. Lo Presti D., Riggi F., Ferlito C. et al. Muographic monitoring of the volcano-tectonic evolution of Mount Etna // Scientific Reports. 2020. V. 10. 11351. DOI: 10.1038/s41598-020-68435-y.

20. D'Errico M., Ambrosino F., Anastasio A. et al. The MURAVES experiment: study of the Vesuvius Great Cone with Muon Radiography // JAIS. 2022. V. 273. DOI: 10.31526/jais.2022.273.

21. Tanaka H.K.M., Taira H., Uchida T. et al. Three-dimensional computational axial tomography scan of a volcano with cosmic ray muon radiography // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. B12332. DOI: 10.1029/2010JB007677.

22. Fehr F. and the TOMUVOL Collaboration. Density imaging of volcanos with atmospheric muons // J. Phys.: Conf. Ser. 2012. V. 375. 052019. DOI: 10.1088/17426596/375/1/052019.

23. Lesparre N., Gibert D., Marteau J. et al. Density muon radiography of La Soufrière of Guadeloupe volcano: comparison with geological, electrical resistivity and gravity data // Geophys. J. Int. 2012. V. 190. Iss. 2. P. 1008. DOI: 10.1111/j.1365-246X.2012.05546.x.

24. Carbone D., Gibert D., Marteau J et al. An experiment of muon radiography at Mt Etna (Italy) // Geophys. J. Int. 2014. V. 196. Iss. 2. P. 633. DOI: 10.1093/gji/ggt403.

25. Bonneville A., Kouzes R., Yamaoka J. et al. A novel muon detector for borehole density tomography // Nucl. Instrun. and Methods A. 2017. V. 851. P. 108. DOI: 10.1016/j.nima.2017.01.023.

26. Noli P., Ambrosino F., Bonechi L. et al. Muography of the Puy de Dôme // Ann. Geophys. 2017. V. 60. Iss. 1. S0105. DOI: 10.4401/ag-7380.

27. Ariga A., Ariga T., Ereditato A. et al. A Nuclear Emulsion Detector for the Muon Radiography of a Glacier Structure // Instruments. 2018. V. 2. Iss. 2. P. 7. DOI: 10.3390/instruments2020007.

28. Baccani G., Bonechi L., Bongi M. et al. Muon Radiography of Ancient Mines: The San Silvestro Archaeo-Mining Park (Campiglia Marittima, Tuscany) // Universe. 2019. V. 5. Iss. 1. P. 34. DOI: 10.3390/universe5010034.

29. Zhang B., Wang Z., Chen S. Mountain Muon Tomography Using a Liquid Scintillator Detector // Appl. Sci. 2022. V. 12. Iss. 21. 10975. DOI: 10.3390/app122110975.

30. Balazs L., Nyitrai G., Suranyi G. et al. 3-D muographic inversion in the exploration of cavities and low-density fractured zones // Geophys. J. Int. 2024. V. 236. Iss. 1. P. 700. DOI: 10.1093/gji/ggad428.

31. Armitage J., Botte J., Boudjemline K. et al. First Images from the Cript Muon Tomography System // International Journal of Modern Physics: Conference Series. 2014. V. 27. 1460129. DOI: 10.1142/S201019451460129X.

32. La Rocca P., Antonuccio V., Bandieramonte M. et al. Search for hidden high-Z materials inside containers with the Muon Portal Project // J. Instrum. 2014. V. 9. C01056. DOI 10.1088/1748-0221/9/01/C01056.

33. Georgadze A. Automated object detection for muon tomography data analysis. 2023. DOI: 10.48550/arXiv.2312.10733.

34. Nagamine K., Iwasaki M., Shimomura K. and Ishida K. Method of probing inner-structure of geophysical substance with the horizontal cosmic-ray muons and possible application to volcanic eruption prediction // Nucl. Instrun. and Methods A. 1995. V. 356. Iss. 2. P. 585. DOI: 10.1016/0168-9002(94)01169-9.

35. Tanaka H.K.M., Nagamine K., Nakamura S.N. and Ishida K. Radiographic measurements of the internal structure of Mt. West Iwate with near-horizontal cosmic-ray muons and future developments // Nucl. Instrum. and Methods A. 2005. V. 555. Iss. 1-2. P. 164. DOI: 10.1016/j.nima.2005.08.099.

36. Tanaka H.K.M. and Muraoka H. Interpreting muon radiographic data in a fault zone: possible application to geothermal reservoir detection and monitoring // Geosci. Instrum. Method. Data Syst. 2013. V. 2. Iss. 1. P. 145. DOI: 10.5194/gi-2-145-2013.

37. Gluyas J., Thompson L., Allen D. et al. Passive, continuous monitoring of carbon dioxide geostorage using muon tomography. 2019. Phil. Trans. R. Soc. A. V. 377. Iss. 2137. 20180059. DOI:10.1098/rsta.2018.0059.

38. Schouten D. Muon geotomography: selected case studies. 2019. Phil. Trans. R. Soc. A. V. 377. Iss. 2137. 20180061. DOI:10.1098/rsta.2018.0061.

39. Benhammou Y., Etzion T., Mizrachi G., Moshe M.R., Silver Y. Muon detector for underground tomography // Nucl. Instrum. and Methods A. 2022. V. 1042. 167412. DOI: 10.1016/j.nima.2022.167412.

40. Jenneson P.M. Large vessel imaging using cosmic-ray muons // Nucl. Instrum. and Methods A. 2004. V. 525. Iss. 1-2. P. 346. DOI: 10.1016/j.nima.2004.03.093

41. Gilboy W.B., Jenneson P.M., Simons S.J.R. et al. Muon radiography of large industrial structures // Nucl. Instrum. and Methods B. 2007. V. 263. Iss. 1. P. 317. DOI: 10.1016/j.nimb.2007.04.122.

42. Saracino G., Ambrosino F., Bonechi L. et al. Applications of muon absorption radiography to the fields of archaeology and civil engineering // Philos. Trans. R. Soc. A. 2018. V. 377. Iss. 2137. 20180057. DOI: 10.1098/rsta.2018.0057.

43. Александров А.Б., Багуля А.В., Владимиров М.С. и др. Тестовые эксперименты по мюонной радиографии в России на основе эмульсионных трековых детекторов // Письма в ЭЧАЯ. 2015. Т. 12. № 5 (196). С. 1100.

44. Bouteille S., Attié D., Baron P. et al. A Micromegas-based telescope for muon tomography: The WatTo experiment // Nucl. Instrum. and Methods A. 2016. V. 834. P. 223. DOI: 10.1016/j.nima.2016.08.002.

45. Chaiwongkhot K., Kin T., Ohno H. et al. Development of a portable muography detector for infrastructure degradation investigation. 2018. IEEE Trans. Nucl. Sci. V. 65. Iss. 8. P. 2316. DOI: 10.1109/TNS.2018.2855737.

46. Bonomi G., Caccia M., Donzella A. et al. Cosmic ray tracking to monitor the stability of historical buildings: a feasibility study // Meas. Sci. Technol. 2019. V. 30 .045901. DOI: 10.1088/1361-6501/ab00d7.

47. Nagamine K., Tanaka H.K.M., Nakamura S.N. et al. Probing the inner structure of blast furnaces by cosmic-ray muon radiography // Proc. Japan. Acad. Ser. B. 2005. V. 81. Iss. 7. P. 257. DOI: 10.2183/pjab.81.257.

48. Vanini S., Calvini P., Checchia P. et al. Muography of different structures using muon scattering and absorption algorithms. 2019. Phil. Trans. R. Soc. A. V. 377. Iss. 2137. 20180051. DOI:10.1098/rsta.2018.0051.

49. Bonechi L., Ambrosino F., Andreetto P. et al. BLEMAB European project: muon imaging technique applied to blast furnaces. 2022. DOI: 10.48550/arXiv.2110.10327.

50. Cohu A., Chevalier A., Nechyporuk O. et al. First 3D reconstruction of a blast furnace using muography // JINST. 2023. V. 18. P07004. DOI: 10.1088/1748-0221/18/07/P07004.

51. Guardincerri E., Rowe C., Schultz-Fellenz E. et al. 3D Cosmic Ray Muon Tomography from an Underground Tunnel // Pure Appl. Geophys. 2017. V. 174. P. 2133. DOI: 10.1007/s00024-017-1526-x.

52. Han R., Yu Q., Li Z. et al. Cosmic muon flux measurement and tunnel overburden structure imaging // JINST. 2020. V. 15. P06019. DOI: 10.1088/1748-0221/15/06/P06019.

53. Cimmino L., Ambrosino F., Anastasio A. et al. A Borehole Muon Telescope for Underground Muography // JAIS. 2022. V. 279. DOI: 10.31526/JAIS.2022.279.

54. Borozdin K., Greene S., Lukic Z. et al. Cosmic ray radiography of the damaged cores of the Fukushima reactors // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 109. 152501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.152501.

55. Perry J., Azzouz M., Bacon J. et al. Imaging a nuclear reactor using cosmic ray muons // J. Appl. Phys. 2013. V. 113. 184909. DOI: 10.1063/1.4804660.

56. Kume N., Miyadera H., Morris C.L. et al. Muon trackers for imaging a nuclear reactor // JINST. 2016. V. 11. P09008. DOI: 10.1088/1748-0221/11/09/P09008.

57. Fujii H., Hara K., Hashimoto S. et al. Imaging the Inner Structure of a Nuclear Reactor by Cosmic Muon Radiography // Prog. Theor. Exp. Phys. 2019. 053C01. DOI: 10.1093/ptep/ptz040.

58. Fujii H., Gi M., Hara K. et al. Investigation of the status of Unit 2 nuclear reactor of the Fukushima Daiichi by Cosmic Muon Radiography // Prog. Theor. Exp. Phys. 2021. V. 2021. Iss. 2. 023C01. DOI: 10.1093/ptep/ptaa137.

59. Bridges K., Coleman J., Collins R. et al. Cosmic muon tomography at the Wylfa reactor site utilising an anti-neutrino detector // JINST. 2023. V. 18. P02024. DOI: 10.1088/1748-0221/18/02/P02024.

60. Lefevre B., Gomez H., Procureur S. et al. 3D imaging of a nuclear reactor using muography measurements with Micromegas detectors // EPJ Web Conf. 2023. V. 288. 07001. DOI: 10.1051/epjconf/202328807001.

61. Procureur S., Attiel D., Gallego L. et al. 3D imaging of a nuclear reactor using muography measurements // Sci. Adv. 2023. V. 9. Iss. 5. eabq8431. DOI: 10.1126/sciadv.abq8431.

62. Osterlund M., Blomgren J., Donnard J. et al. Tomography of canisters for spent nuclear fuel // PoS. 2007. V. 25. P. 30. DOI: 10.22323/1.025.0030.

63. Clarkson A., Ireland D.G., Al Jebali R. et al. Characterising encapsulated nuclear waste using cosmic-ray muon tomography // JINST. 2015. V. 10. P03020. DOI 10.1088/1748-0221/10/03/P03020.

64. Poulson D., Durham J.M., Guardincerri E. et al. Cosmic ray muon computed tomography of spent nuclear fuel in dry storage casks // Nucl. Instrum. and Methods A. 2017. V.842. P. 48. DOI: 10.1016/j.nima.2016.10.040.

65. Durham J.M., Poulson D., Bacon J. et al. Verification of spent nuclear fuel in sealed dry storage casks via measurements of cosmic ray muon scattering // Phys. Rev. Applied. 2018. V. 9. Iss. 4. 044013. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.9.044013.

66. Glasser V. and Lipton R. Data Analysis and Detector Troubleshooting for the Silicon Muon Scanner, technical report No. FERMILAB-PUB-18-503-E. - Fermi National Accelerator Laboratory, 2018.

67. Barbashina N.S., Kokoulin R.P., Kompaniets K.G. et al. The URAGAN wide-aperture large-area muon hodoscope // Instruments and Experimental Techniques. 2008. V. 51. No. 2. P. 180. DOI: 10.1134/S002044120802005X.

68. Yashin I.I., Ampilogov N.V., Astapov I.I. et al. Present status of muon diagnostics // J. Phys.: Conf. Ser. 2013. V. 409. 012192. DOI: 10.1088/1742-6596/409/1/012192.

69. Yashin I.I., Astapov I.I., Barbashina N.S. et al. Real-time data of muon hodoscope URAGAN // Advances in Space Research. 2015. V. 56. Iss. 12. P. 2693. DOI: 10.1016/j.asr.2015.06.003.

70. Ampilogov N.V., Astapov I.I., Barbashina N.S. et al. First results of the cosmic ray muon variation study by means of the scintillation muon hodoscope // JPCS. 2016. V. 675. 032042. DOI: 10.1088/1742-6596/675/3/032042.

71. Luszczak W., Orf L. The Effect of Tornadic Supercell Thunderstorms on the Atmospheric Muon Flux. 2024. DOI: 10.48550/arXiv.2405.19311

72. Priedhorsky W., Borozdin K., Hogan G. et al. Detection of high-Z objects using multiple scattering of cosmic ray muons // Rev. Sci. Instrum. 2003. V. 74. Iss. 10. P. 4294. DOI: 10.1063/1.1606536.

73. Shultz L.J., Borozdin K.N., Gomez J.J. et al. Image reconstruction and material Z discrimination via cosmic ray muon radiography // Nucl. Instrum. and Methods A. 2004. V. 519. Iss. 3. P. 687. DOI: 10.1016/j.nima.2003.11.035.

74. Gilboy W.B., Jenneson P.M. and Nayak N.G. Industrial thickness gauging with cosmic-ray muons // Radiat. Phys. Chem. 2005. V. 74. P. 454. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2005.08.007.

75. Schultz L.J., Blanpied G.S., Borozdin, K.N. et al. Statistical reconstruction for cosmic ray muon tomography // IEEE Trans. Image Process. 2007. V. 16. Iss. 8. P. 1985. DOI: 10.1109/TIP.2007.901239.

76. Hohlmann M., Ford P., Gnanvo K. et al. GEANT4 Simulation of a Cosmic Ray Muon Tomography System With Micro-Pattern Gas Detectors for the Detection of High- Material // IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE. 2009. V. 56. No. 3. P. 1356. DOI: 10.1109/TNS.2009.2016197.

77. Pesente S., Vanini S., Benettoni M. et al. First results on material identification and imaging with a large-volume muon tomography prototype // Nucl. Instrum. and Methods A. 2009. V. 604. Iss. 3. P. 738. DOI: 10.1016/j.nima.2009.03.017.

78. Gnanvo K., Grasso III L.V., Hohlmann M. et al. Imaging of high-Z material for nuclear contraband detection with a minimal prototype of a muon tomography station based on GEM detectors // Nucl. Instrum. and Methods A. 2011. V. 652. Iss. 1. P. 16. DOI: 10.1016/j.nima.2011.01.163.

79. Morris C.L., Borozdin K., Bacon J. et al. Obtaining material identification with cosmic ray radiography // AIP Advances. 2012. V. 2. 042128. DOI: 10.1063/1.4766179.

80. Tanaka H.K.M. Evaluation of positioning and density profiling accuracy of muon radiography by utilizing a 15-ton steel block // Geosci. Instrum. Method. Data Syst. 2013. V. 2. P. 79. DOI:10.5194/gi-2-79-2013.

81. Woo J.J., Hyun-Il K., Su J.A. et al. Design of a muon tomography system with a plastic scintillator and wavelength-shifting fiber arrays // Nucl. Instrum. and Methods A. 2013. V. 732. P. 568. DOI: 10.1016/j.nima.2013.05.115.

82. Wang X., Zeng M., Zeng Z. et al. The cosmic ray muon tomography facility based on large scale MRPC detector // Nucl. Instrum. and Methods A. 2015. V. 784. P. 390. DOI: 10.1016/j.nima.2015.01.024.

83. Checchia P., Benettoni M., Bettella G. et al. INFN muon tomography demonstrator: past and recent results with an eye to near-future activities // Phil. Trans. R. Soc. A. 2018. V. 377. 20180065. DOI: 10.1098/rsta.2018.0065.

84. Simpson A., Clarkson A., Gardner S. et al. Muon tomography for the analysis of incontainer vitrified products // Applied Radiation and Isotopes. 2020. V. 157. 109033. DOI: 10.1016/j.apradiso.2019.109033.

85. Anbarjafari G., Anier A., Avots E. et al. Atmospheric ray tomography for low-Z materials: implementing new methods on a proof-of-concept tomograph. 2021. DOI: 10.48550/arXiv.2102.12542.

86. Luo X., Wang Q., Qin K. et al. Development and commissioning of a compact Cosmic Ray Muon imaging prototype // Nucl. Instrum. and Methods A. 2022. V. 1033. 166720. DOI: 10.1016/j.nima.2022.166720.

87. Saraiva J., Alemparte C., Belver D. et al. A Large-Area RPC Detector for Muography. 2022. DOI: 10.48550/arXiv.2211.10795.

88. Park C., Kyu B.K., Min K.B. et al. Development of a muon detector based on a plastic scintillator and WLS fibers to be used for muon tomography system // Nuclear Engineering and Technology. 2023. V. 55. Iss. 3. P. 1009. DOI: 10.1016/j.net.2022.11.016.

89. Basset M., Ansoldi S., Bari M. et al. MGR: An innovative, low-cost and compact cosmic-ray detector // Nucl. Instrum. and Methods A. 2006. V. 567. Iss. 1. P. 298. DOI: 10.1016/j.nima.2006.05.099.

90. Menichelli M., Ansoldi S., Bari M. et al. A scintillating fibres tracker detector for archaeological applications // Nucl. Instrum. and Methods A. 2007. V. 572. Iss. 1. P. 262. DOI: 10.1016/j.nima.2006.10.317.

91. Abiev A., Bagulya A., Chernyavskiy M. et al. Muon Radiography Method for Non-Invasive Probing an Archaeological Site in the Naryn-Kala Citadel // Appl. Sci. 2019. V. 9. Iss. 10. P. 2040. DOI: 10.3390/app9102040.

92. Avgitas T., Elles S., Goy C. et al. Muography applied to archaeology. 2022. DOI: 10.48550/arXiv.2203.00946.

93. Alexandrov A.B., Vasina S.G., Galkin V.I. et al. A Noninvasive Muonography-Based Method for Exploration of Cultural Heritage Objects // Physics of Particles and Nuclei. 2022. V. 53. No. 6. P. 1146. DOI: 10.1134/S1063779622060028.

94. Alexandrov A.B., Anokhina A.M., Vasina S.G. et al. Muography of the Cave Church of the Holy Dormition Pskovo-Pechersky Monastery // Bulletin of the Lebedev Physics Institute. 2023. V. 50. No. 12. P. 603. DOI: 10.3103/S1068335623120023.

95. Baesso P., Cussans D., Thomay C. and Velthuis J. Toward a RPC-based muon tomography system for cargo containers // J. Instrum. 2014. V. 9. C10041. DOI 10.1088/1748-0221/9/10/C10041.

96. Blackwell T. and Kudryavtsev V. Identification of nuclear materials in cargo containers using cosmic rays // J. Instrum. 2015. V. 10. T04003. DOI 10.1088/1748-0221/10/04/T04003.

97. Sossong M., Blanpied G., Kumar S. and Simon S. Cosmic ray generated charged particles for cargo inspection // Nuclear Threats and Security Challenges. - Springer, 2015. P. 229. DOI: 10.1007/978-94-017-9894-5_21.

98. Riggi F., Antonuccio V., Bandieramonte M. et al. The Muon Portal Project: Commissioning of the full detector and first results // Nucl. Instrum. and Methods A. 2018. V. 912. P. 16. DOI: 10.1016/j.nima.2017.10.006.

99. Kamaev O., Rand E.T., van der Ende B.M. et al. Complementary non-destructive detection of nuclear materials with passive neutron and gamma-ray detectors, and a large-volume muon tomography system // Nucl. Instrum. and Methods A. 2019. V. 944. 162503. DOI: 10.1016/j.nima.2019.162503.

100. Barnes S., Georgadze A., Giammanco A. et al. Cosmic-Ray Tomography for Border Security // Instruments. 2023. V. 7. Iss. 1. P. 13. DOI: 10.3390/instruments7010013.

101. Tanaka H.K.M., Gallo G., Gluyas J. et al. First navigation with wireless muometric navigation system (MuWNS) in indoor and underground environments // iScience. 2023. V. 26. 107000. DOI: 10.1016/j.isci.2023.107000.

102. Baccani G., Bonechi L., Bongi M. et al. The reliability of muography applied in the detection of the animal burrows within River Levees validated by means of geophysical techniques // Journal of Applied Geophysics. 2021. V. 191. 104376. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2021.104376.

103. Kedar S., Tanaka H.K.M., Naudet C.J. et al. Muon radiography for exploration of Mars geology // Geosci. Instrum. Method. Data Syst. 2013. V. 2. P. 157. DOI: 10.5194/gi-2-157-2013.

104. Pinto O.L., Tiit J.M. Mapping Water on the Moon and Mars using a Muon Tomograph. 2023. DOI: 10.48550/arXiv.2310.08174.

105. International Atomic Energy Agency. Cosmic ray tomography: A probe from the stars. Nuclear Technology Review. - Vienna, 2019.

106. International Atomic Energy Agency. Muon Imaging: present status and emerging applications. - Vienna, 2022.

107. Сыресин Д.Е., Шелков Г.А. О возможности обнаружения материалов с большим зарядом ядра Z с помощью установки, детектирующей естественный поток космических мюонов // Письма в ЭЧАЯ. 2009. Т. 6. № 6 (155). С. 769.

108. Гонсалес Р., Вуде Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений. - М.: Техносфера, 2012. С. 329.

109. Yashin I.I., Davidenko N.N., Dovgopoly A.O. et al. Muon Tomography of Large-Scale Objects // Physics of Atomic Nuclei. 2021. V. 84. P. 1171. DOI: 10.1134/S1063778821130421.

110. Reyna D. A Simple Parameterization of the Cosmic-Ray Muon Momentum Spectra at the Surface as a Function of Zenith Angle. 2006. DOI: hep-ph/0604145.

111. Астапов И.И., Каверзнев М.М., Конев Ю.Н., Петрухин А.А., Хохлов С.С., Яшин И.И. Патент RU2761333C1 от 07.12.2021 на сайте Федерального института промышленной собственности, URL: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWC1/000/000/002/761/333/%D0% 98%D0%97-02761333-00001/document.pdf (дата обращения 04.11.2024).

112. Bensinger J., Bojko N., Borisov A. et al. Construction of monitored drift tube chambers for ATLAS end-cap muon spectrometer at IHEP (Protvino) // Nucl. Instrum. and Methods A. 2002. V. 494. Iss. 1-3. P. 480. DOI: 10.1016/S0168-9002(02)01535-8.

113. Arai Y., Ball B., Beretta M. et al. ATLAS Muon Drift Tube Electronics // JINST. 2008. V. 3. P09001. DOI: 10.1088/1748-0221/3/09/P09001.

114. Riegler W., Aleksa M., Deile M. et al. Resolution limits of drift tubes // Nucl. Instrum. and Methods A. 2000. V. 443. Iss. 1. P. 156. DOI: 10.1016/S0168-9002(99)01014-1.

115. Aleksa M. and Riegler W. Non-Linear MDT Drift Gases like Ar/CO2 // ATL-MUON-98-268, 1998.

116. Kowalski T.Z. Analytical approach and calculation of gas gain in Ar-CO2 mixture // JINST. 2020. V. 15. P07008. DOI: 10.1088/1748-0221/15/07/P07008.

117. Божко Н.И., Исаев А.Н., Кожин А.С. и др. Система накамерной электроники на основе модуля МТ-48 для бестриггерного режима работы томографа на космических мюонах: Препринт ИФВЭ 2015-13. Протвино, 2015. - 19 с.

118. Плотников И.С., Борисов А.А., Божко Н.И. и др. Система сбора данных мюонного томографа на базе накамерной электроники МТ-48: Препринт ИФВЭ 2015-14. - Протвино, 2015. - 11 с.

119. Сайт ООО «Унипласт», URL: http: //www.uniplast-vladimir.com (дата обращения 04.11.2024).

120. Сайт фирмы KURARAY, URL: http: //kuraraypsf. j p/psf/ws .html (дата обращения 04.11.2024).

121. Сайт фирмы Hamamatsu, URL: https://www.hamamatsu.com/jp/en/product/optical-sensors/mppc/mppc mppc-array/S13360-3050CS.html (дата обращения 04.11.2024).

122. Сайт фирмы ORAFOL, URL: https://www.orafol.com/en/americas/products/orabond-1395tm (дата обращения 04.11.2024).

123. Сайт фирмы Weeroc, URL: https://www.weeroc.com/read out chips/petiroc-2a/ (дата обращения 04.11.2024).

124. Сайт фирмы Terasic, URL: https://www.terasic.com.tw/en/ (дата обращения 04.11.2024).

125. Weeroc datasheet Petiroc 2A v. 2.5b - Doc date: 08/10/2018.

126. Лаптев Г.Ф. Элементы векторного исчисления / Г.Ф. Лаптев. - Москва: Наука, 1975. С. 38.

127. Hassanein A.S., Mohammad S., Sameer M., Ragab M.E. // IJCSI. 2015. V. 12. Iss. 1. P. 139. DOI: 10.48550/arXiv.1502.02160.

128. Madsen K., Nielsen H.B., Tingleff O. Methods for non-linear least squares problems // IMM, DTU. Lyngby, 2004.

129. Яшин И.И., Киндин В.В., Компаниец К.Г., Пасюк Н.А., Целиненко М.Ю. Тестирование элементов мюонного томографа на сцинтилляционных стрипах с оптоволоконным светосбором // Известия РАН. Серия физическая. 2021. Т. 85. № 4. С. 598. DOI: 10.31857/S0367676521040396.

130. Божко Н.И., Борисов А.А., Кожин А.С., Фахрутдинов Р.М. Опыт работы с дрейфовыми камерами без постоянного обновления рабочей газовой смеси: Препринт ИФВЭ 2019-14. - Протвино, 2019. - 57 с.

131. Терегулов, А. И. Стенд для тестирования сцинтилляционных стрипов // Труды 10-й БМШ ЭТФ-2009. - М.: НИЯУ МИФИ, 2010. Т. 2. С. 277.

132. Астапов И.И., Пасюк Н.А., Хохлов С.С., Целиненко М.Ю., Яшин И.И. Патент №2794236 от 13.04.2023 на сайте Федерального института промышленной собственности, URL: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWC1/000/000/002/794/236/%D0% 98%D0%97-02794236-00001/DOCUMENT.PDF (дата обращения 04.11.2024).

133. Сайт фирмы CAEN, URL: https: //www. caen. it/products/dt5702/ (дата обращения 04.11.2024).

134. Pasyuk N.A., Alyev R.R., Davidenko N.N. et al. Diagnostics of the structure of a nuclear power plant unit using muonography. Preprint, 2024. DOI: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.34692.13440.

135. Chen J., Li H., Li Y., Liu P. Towards a muon scattering tomography system for both low-Z and high-Z materials // JINST. 2023. V. 18. P08008. DOI: 10.1088/1748-0221/18/08/P08008.

136. Guan M., Chu M.C., Cao J., Luk K.B., Yang C. A parametrization of the cosmic-ray muon flux at sea-level, arXiv:1509.06176 (2015). DOI: 10.48550/arXiv.1509.06176.

137. Pasyuk N.A., Alyev R.R., Davidenko N.N. et al. Muonography of the structure of the power unit of the Kalinin NPP. Preprint, 2024. DOI: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.33079.94885.

138. Маргулова Т.Х., Подушко Л.А. Атомные электрические станции: учебник для техникумов. - М.: Энергоиздат, 1982. C. 196.

Приложение 1: Свидетельство на программу

Приложение 2: Патент на изобретение

Приложение 3: Сертификат на средство измерения

МШГИСТЫ'СШО [ПЧЖЫШЛГЛНЛГТИ н тоггпьик РПГГИЙСНОЙ 01СЙ Д1Ч];нн

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

(России дарх)

ПРИКАЗ

Об сентября 2[Д2г

ЛЬ

2208

Москва

Об отнесении технического средства «Мюомиыи том у граф дли диагностики Объектов» к средствам измерен ни

В соответствии с Федеральным законом ог 26 июня 200& Г, № Ю2-ФЗ «Об обеспечений единства измерений» и Административным регламентом по предоставлению Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии государственной услуги по отнесению технических средств к средствам измерений, утвержденным приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации от 25 июня 2013 г. №971, а также па основании заключения Управления метрологии, государственного контроля и надзора Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 сентября 2022 г. № 60 на техническое средство «Мюомный томограф для диагностики объектов» приказываю:

1. Отнести техническое средство «Мюомный томограф для диагностики объектов» к средствам измерений.

2. Контроль за исполнением настоящего приказа оставляю за собой,

Заместитель Руководителя

Е^. Лазарев ко

"к*Д№ -зч;к алектрснистэ даерча-п-р, МрКМНнНйН ЭД, фзнгггец а шстене эинтроннаго дзиТио&ДОп ■вчд-ра-э-ис игеитсгай Гй ТЛьчнКтййу р^л^ЩйНС ы тагратотни.

сещЕнии о сертификате эг

сстаф-кп: азйшюимгмнсиинавсаои

Кьку ГларсиноЕр^сннН И/1Л№пы>м

¡сминнт-ш :-7.|;.-г51док„1 наг

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

СЕРТИФИКАТ об утверадении типа средств измерений № 67385-22

Срок действия утверждения типа бессрочный

НАИМЕНОВАНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Томограф мкюннын МТ-ЯР-2022

1 ЗАВОДСКОЙ НОМЕР 01

изготовитель Федеральное Государственное автономное образовательное учреждение высшего образования ''Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (ФГАОУ "НИЯУ МИФИ"], г* Москва

ПРАВООБЛАДАТЕЛЬ Акционерное общество "Всероссийский научно-нсслсдоватсльский институт по эксплуатации атомных электростанций'' (АО "ВНИИАЭС"), г. Москва

1 КОД ИДЕНТИФИКАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА 1 ОС

1 ДОКУМЕНТ НА ПОВЕРКУ 1 РТ-М11-347-445-20 22

1 ИНТЕРВАЛ МЕЯ^ДУ ПОВЕРКАМИ 1 год

Тип средств измерений утвержден приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2С22 г. N 2877.

Заместитель Руководителя г Л Мздллнчнк ^сктртчнзга йск^ннгв, гсчуимтсго ^П, ■чмннии ОДцрэпн^шлгинтстсл по-тмынчагкачу [нгул^иимыи н Е.Р.Лазаренко

1 сегдшил О СГРТИФИКАТЕ эп I

йртцкяг пг!В1«е™злЕ:тА(яс?95ссес№гсэад Ьоч IV г.-!^! ■: Лд^гкико Ггг-г- мл Лепнин г Z7.1Z.3DZ] лп Z7.LZ.ZinZ

«23» ноя&ря 2022 г.