У США запрацював перший у світі мас-спектрометр, який може одночасно вимірювати всі ізотопи урану та плутонію на наднизьких рівнях, що відкриває нові можливості для виявлення прихованих ядерних загроз. Про це повідомляє видання Interesting Engineering.
Прилад, відомий як Sapphire 1700, встановили у Тихоокеанській північно-західній національній лабораторії (PNNL) у 2025 році. Його розробили спільно з виробником Nu Instruments з Уельсу. Це наразі єдиний у світі мас-спектрометр, здатний вимірювати всі ізотопи урану й плутонію одночасно, і при цьому майже вдвічі скорочувати час аналізу ядерних матеріалів без втрати точності.
Як влаштований Sapphire 1700
Мас-спектрометри ідентифікують речовини за співвідношенням маси до заряду частинок. Їх широко застосовують у медицині, контролі безпечності харчових продуктів та екологічному моніторингу. Однак виявлення дуже малих кількостей ядерних матеріалів є складним завданням, особливо коли ізотопи доводиться вимірювати окремо.
Щоб подолати ці обмеження, команда PNNL оснастила Sapphire 1700 значно більшою кількістю детекторів, ніж подібні прилади. Усього їх 22, зокрема 12 іонолічильних детекторів. Спеціальна конструкція дає змогу одночасно вимірювати ізотопи урану та плутонію й усувати перешкоди, які могли б спотворювати результати.
За словами дослідників, технологія показала обнадійливі результати після широких випробувань і щоденних калібрувань. Хіміки PNNL підкреслюють, що калібрування такого інструмента є нетривіальним завданням, але за трохи більше ніж три місяці їм вдалося підтвердити 110 вимірювань.
Один із розробників, Тайлер Шлідер (Tyler Schlieder), зазначає, що новий прилад майже вдвічі скорочує час аналізу без втрати точності, і наразі у світі немає іншого інструмента з такими можливостями.
Швидший аналіз для ядерних гарантій
Швидкість — лише одна з переваг Sapphire 1700. Прилад може суттєво посилити глобальну систему ядерних гарантій і безпеки. PNNL входить до мережі з 17 лабораторій, які за дорученням Міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ) аналізують зразки довкілля на ознаки прихованої ядерної діяльності.
Завдяки здатності виявляти сліди урану та плутонію на наднизьких рівнях, Sapphire 1700 може полегшити виявлення можливого неправомірного використання ядерних матеріалів і технологій. Дослідники очікують, що попит на аналіз таких зразків зростатиме, зокрема через поширення модульних ядерних технологій.
Хімік PNNL Меган Німс (Megan Nims) підкреслює, що можливості нового інструмента ще далеко не вичерпані: команда лише починає долати технічні виклики й бачить лише початок того, що можна буде зробити з цією системою.
Наступні кроки та поширення технології
У липні 2026 року Шлідер представив Sapphire 1700 на конференції Goldschmidt, де розробку обрали для ключової доповіді. Команда прагне дослідити нові сфери застосування приладу та розробити методики, які зможуть впровадити й інші лабораторії.
За словами дослідників, багато можливостей, закладених у Sapphire 1700, ще не встигли повністю охарактеризувати. Вони працюють над тим, щоб створювані методи можна було масштабувати й застосовувати в інших установах, роблячи переваги технології більш поширеними.
Проєкт підтримало Національне управління ядерної безпеки США, а придбання інструмента профінансувало Державне департамент США. Відеопрезентацію приладу можна переглянути за посиланням на платформі YouTube.