美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员将核分析代码SAMMY与ORNL多功能中子成像仪(VENUS)的高分辨率中子透射测量相结合，成功识别并验证了核材料。这两项技术的结合为无损检测(NDA)提供了一种新方法，即在不拆卸或破坏潜在危险样品的情况下表征核材料。
核数据科学家杰西·布朗和核数据组杰出研发人员路易斯·莱尔正在利用SAMMY核数据代码的输出结果讨论中子共振。图片来源：卡洛斯·琼斯，橡树岭国家实验室/美国能源部
该研究的主要作者、ORNL核数据组研发人员路易斯·莱亚尔(Luiz Leal)表示，这是SAMMY和VENUS两项技术的完美结合，也是ORNL人员和能力的契合。通过与合作伙伴携手，研究团队找到了一种新的NDA测试机制，其应用范围涵盖核科学和国家安全领域。
Leal 和 Brown 使用 SAMMY 代码评估核截面数据，这些数据通过评估核数据文件 (ENDF) 向公众发布。近期 ENDF 发布的内容中，近 80% 的已解析共振数据是由 SAMMY 生成的。图片来源：Carlos Jones，橡树岭国家实验室/美国能源部。
核数据是核科学的基石，是启动核反应堆、构建新型核系统模型和分析材料的重要参考依据。SAMMY是一款领先的核分析代码，可使核工程师利用核数据库中数千种核同位素的详细测量数据来指导模型和模拟，准确预测核系统性能。近期ENDF发布的内容中，近80%的已解析共振数据由SAMMY生成。
VENUS是橡树岭国家实验室散裂中子源的一台中子成像仪器，它采用了先进的人工智能技术，旨在以更少的测量次数实现更快的成像速度。图片来源：Sumner Brown Gibbs/橡树岭国家实验室，美国能源部
VENUS是位于ORNL散裂中子源内的一台中子成像仪器，采用了先进的人工智能技术，旨在以更少的测量次数实现更快的成像速度。研究人员在此次工作中采用了中子共振透射分析(NRTA)方法，使用VENUS探测器将一束中子引导穿过样品，测量不同能量下中子在样品中的运动情况，并通过校准VENUS的分辨率函数聚焦于许多同位素都表现出清晰共振模式的能量区域。
利用VENUS产生的共振特征，通过SAMMY模型精确拟合其横截面。图片来源：橡树岭国家实验室/美国能源部
为验证该方法的有效性，研究人员选择了金、钽和铪三种候选样品。金和钽作为基准材料，用于验证SAMMY模型能否准确拟合VENUS生成的高质量数据;天然铪因包含六种不同同位素且中子特征相互重叠，被选为复杂结构的代表材料。结果表明，SAMMY能够通过独特的共振特征区分同位素，两种数据格式均取得了显著效果。
研究团队指出，VENUS和SAMMY相辅相成——VENUS提供精确的中子透射数据，SAMMY则利用这些信息从样本中提取有意义的内容。这一组合可应用于核安全保障、法医鉴定和辐照后检验等多个国家安全领域。该研究得到了美国能源部核临界安全计划的支持。
