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Apr 28, 2023

Dentro del Laboratorio de Ingeniería Nuclear de la UNLV

Lab desarrolla una nueva tecnología de detección de radiación mientras construye una tubería para

Lab desarrolla una nueva tecnología de detección de radiación mientras construye una tubería para la próxima generación de ingenieros nucleares.

El estudiante de doctorado Charles Han trabaja dentro del Laboratorio de Ingeniería Nuclear de la UNLV, que está trabajando para desarrollar nuevas tecnologías para la detección de radiación. (Josh Hawkins/UNLV)

Los letreros de advertencia de color amarillo brillante colocados en toda la sala, junto con las palabras "material radiactivo", llamarían la atención de cualquier visitante del Laboratorio de Ingeniería Nuclear de la UNLV. Y aunque el laboratorio mantiene pequeñas fuentes de radiación bajo varias capas de cerradura y llave para fines de investigación, hay otra área, más pequeña y sin mucha fanfarria, pero con un poco de juego de palabras, que revela el propósito final del laboratorio.

Colocados arriba y abajo a lo largo de un archivador, una especie de tablón de anuncios improvisado, cerca de la esquina de la habitación hay una serie de certificados que señalan los logros recientes de los estudiantes bajo el título "Enriquecimiento del elemento humano de la energía nuclear".

No, el Laboratorio de Ingeniería Nuclear de la UNLV no enriquece uranio-235. Sin embargo, cultiva la próxima generación de ingenieros nucleares.

Echemos un vistazo al interior.

El Laboratorio de Ingeniería Nuclear tiene un nombre que es "simple y directo", dice su director Alex Barzilov.

“Es un entorno de trabajo normal, como su garaje o un taller mecánico”, dijo Barzilov, profesor de ingeniería mecánica en la UNLV. "Es lo que hacemos. Juntamos piezas y probamos cosas".

Pero el trabajo es mucho más grandioso, y más importante, de lo que podría sugerir la descripción de Barzilov.

Otra forma de decirlo: el laboratorio está a la vanguardia de las nuevas tecnologías de detección de radiación en un esfuerzo por apoyar la seguridad nacional y la gestión ambiental de las instalaciones radiactivas.

El laboratorio tiene una sensación de garaje en el patio trasero, en parte evidenciado por la puerta superior enrollable de color rojo brillante que se puede ver desde la acera entre el Anexo White Hall (WHA) y TBE-B. También contribuye al ambiente de taller mecánico la cerca de tela metálica que separa las dos áreas principales del laboratorio, con una tercera área, en la parte trasera del espacio, dedicada a proteger las fuentes de radiación.

La primera área está dedicada al modelado computacional de alta fidelidad en proyectos de física de reactores nucleares. Un tipo de reactor que estudian, los reactores de sal fundida, están en desarrollo y las simulaciones permiten a los estudiantes estudiar y buscar nuevos diseños para la generación nuclear de energía eléctrica.

Los retoques comienzan del otro lado de la cerca, donde los estudiantes trabajan con dispositivos, como un detector de germanio de alta pureza (HPGe) o un detector de telururo de zinc y cesio (CZT), para usar métodos de detección de radiación para diversas aplicaciones, como el análisis de radiactivos. muestras y teledetección de radiación mediante drones.

En la pared de arriba cuelgan dos drones de primera generación, uno pintado de camuflaje y otro adornado con los colores de la UNLV, y evidencia de una asociación de larga data con el laboratorio de drones de Woosoon Yim al final del pasillo.

Los drones de ala fija que parecen miniaviones dan un guiño a la historia del laboratorio y también a dónde se dirige. El profesor de ingeniería mecánica jubilado William Culbreth inició el laboratorio y Barzilov tomó el timón cuando llegó a la universidad hace más de 10 años.

El laboratorio ha cultivado una asociación de larga data con el Sitio de Seguridad Nacional de Nevada (NNSS) y otros laboratorios nacionales.

Estas asociaciones también son un guiño al objetivo general del Laboratorio de Ingeniería Nuclear: apoyar los esfuerzos de seguridad nacional mediante el desarrollo de nuevos detectores de radiación.

Los detectores se basan en cristales semiconductores, que se cultivan en el laboratorio a través de un proceso muy complejo y, en su encarnación final, pueden capturar rayos gamma. Se pueden conectar a drones, versiones más avanzadas de las que actualmente adornan las paredes, para apoyar la detección remota de radiación.

"Los detectores están conectados a la plataforma robótica que puede volar o conducir, y este robot puede moverse transmitiendo señales", dijo Barzilov. "Pueden ir a áreas peligrosas donde la gente no puede. Estamos poniendo a los robots a trabajar para nosotros".

Cuando se le preguntó acerca de sus antecedentes, Barzilov, quien ganó distinguidos premios de enseñanza e investigación de la Facultad de Ingeniería en los últimos años, casi de inmediato volvió a centrar la atención en sus estudiantes y el trabajo.

"Mi trabajo es hacer cosas nuevas y geniales que nadie haya hecho antes", dijo. "Eso es lo que cualquier científico puede decir".

Diez estudiantes de posgrado: siete Ph.D. y tres estudiantes de maestría, están trabajando actualmente en una variedad de proyectos en diferentes etapas. Barzilov también trabaja con estudiantes universitarios, apoyando los proyectos de los estudiantes en la experiencia culminante de la universidad para los estudiantes que se gradúan: el Concurso de Diseño Superior.

Doctor. el estudiante Kaleab Ayelew ha estado trabajando con Barzilov para reemplazar los detectores HPGe con algo mejor. Estos detectores, con forma de cilindro grande, son técnicamente los dispositivos más "avanzado" disponibles para que los socorristas los lleven al campo para medir los niveles de radiación en caso de una liberación radiológica. Sin embargo, deben enfriarse criogénicamente a menos 196 grados centígrados para que funcionen.

"Es muy difícil implementar esto en el campo", dijo Barzilov. "Necesitamos algo que sea menos costoso, más eficiente y que pueda operar a temperatura ambiente".

Los estudiantes de posgrado y Barzilov han estado tratando de encontrar una solución. Para hacerlo, han estado probando nuevos materiales cultivando sus propios cristales semiconductores inorgánicos usando el método Bridgman, y cristales semiconductores híbridos orgánico-inorgánicos usando técnicas de solución.

En el horno Bridgman, un dispositivo alto parecido a un termo que se abre como una maleta, cultivan cristales inorgánicos a partir de su propia masa fundida. El horno está separado en tres zonas de temperatura y puede hacer crecer más de un cristal a la vez, pero por lo general, el equipo los hace crecer uno a la vez.

"Preparamos un polvo puro, que se calienta y se vuelve líquido, y luego lo enfriamos para que crezca el cristal", dice Barzilov. "Vamos del polvo al material, al dispositivo y luego a la aplicación. Cubrimos todo el proceso".

Como resultado de su trabajo en el laboratorio, Ayelew ya tiene una oferta de trabajo de NNSS esperándolo después de graduarse. Eso es común para los estudiantes involucrados en el laboratorio de Barzilov.

"Muchos de mis estudiantes consiguen un trabajo antes de graduarse", dijo Barzilov.

Este historial positivo se resume en un nuevo proyecto que Barzilov lanzó en 2021: el Consorcio de Ciencia y Tecnología de Seguridad Nuclear. Con $3 millones en fondos de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear a través del Programa de Asociación de Instituciones al Servicio de las Minorías, el consorcio está diseñando y construyendo una línea sostenible de estudiantes talentosos entre los sitios y laboratorios del Departamento de Energía y las instituciones al servicio de las minorías que forman parte de el programa.

El consorcio ha financiado en su totalidad nueve Ph.D. estudiantes, incluidos dos estudiantes de cada una de las universidades asociadas, la Universidad de Nuevo México y la Universidad de Illinois Chicago.

"Estamos construyendo una línea muy fluida de desarrollo de la fuerza laboral", dijo Barzilov. "Nuestros estudiantes pueden obtener pasantías y empleos en los Laboratorios Nacionales. ¡Es bueno!"

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