Gruvindustrin kommer att dra nytta av en ny australisk kapacitet som använder en nukleär scanningsteknik för att upptäcka närvaron av ädelmetaller och strategiska mineraler i ett kärnprov.

Tillvägagångssättet, som involverade förbättringar av neutrontomografiinstrumentet Dingo vid ANSTOs australiensiska centrum för neutronspridning, förväntas vara tillgänglig för industrin senare under året.

En neutrontomografi liknar en röntgen-CT-skanning men använder neutroner, neutrala subatomära partiklar, tillverkad av OPAL multifunktionsreaktorn. Neutroner ger en alternativ och komplementär kontrast till röntgenstrålar, i huvudsak, en "ny uppsättning ögon" på samma material.

"Traditionellt, neutron-CT-skanningar tar mycket längre tid än röntgen-CT-skanningar. Med denna nya utveckling, det har blivit en fasta, kostnadseffektivt och oförstörande sätt att kartlägga koncentrationen och fördelningen av mineraler i en bergkärna, " förklarade instrumentforskaren Dr Joseph Bevitt, som arbetade med ett team vid ANSTO och Macquarie University för att lägga till kapaciteten till instrumentet.

Konceptet testades framgångsrikt med stöd av Aurelia Metals Ltd. som tillhandahållit kärnor för testning från Hera-gruvan, en guld-bly-zink-silverfyndighet belägen 100 km sydost om Cobar, NSW, och i samarbete med Dr. Timothy Murphy från Macquarie Universitys geoanalytiska laboratorium.

ANSTO-teamet bestående av ingenjörs- och teknisk personal, utvecklat en fyrradsrigg, för att hålla kärnorna för parallell skanning.

Instrumentet producerar en tredimensionell bildrekonstruktion av borrkärnan, vilket uppnås genom att man roterar kärnorna i neutronstrålen samtidigt som man tar tusentals skuggröntgenbilder.

Använda kraftfulla datorfaciliteter, dessa omvandlas till 3D-visualiseringar av borrkärnorna. Dessa data kan användas för att utöka 2D ytmineralkartor som uppnås med röntgenfluorescens för att mer exakt rapportera mineralinnehåll inom hela borrkärnor.

Våra medarbetare vid Macquarie University var nöjda med att bilderna var genomförbara för mineralogiska bedömningar och utvecklar nya metoder för att utforska och integrera dessa datauppsättningar i geologiska och geokemiska analyser.

Beroende på önskad skanningsupplösning, oförstörande neutron-CT-skanning av en meter borrkärnlängder kan slutföras på en timme.

För närvarande, industri och forskningsinstitutioner använder röntgentekniker för inspektion och analys av borrkärnor med hög genomströmning.

Dock, Röntgenstrålar kan inte penetrera prover som innehåller rikligt med tungmetaller, som bly, utan att förlora bildkontrasten.

"Neutroner övervinner denna begränsning som bly, och ett antal andra vanligt förekommande mineraler som är problematiska för röntgenstrålar är mer transparenta för neutroner, sa Bevitt.

Patronerna i skanningsriggen kan hålla fyra kärnor upp till 1,5 meter långa, med en maximal diameter på 80 mm vardera.

Teamet avser att göra ytterligare förbättringar av prototypapparaten, inklusive ökad parallellisering för att öka produktionen med 50 % och robotbyte av provpatroner för automatiska bulkskanningsstudier.

Viktigast, planering pågår för installation av en röntgenkälla för att möjliggöra bimodal neutron- och röntgentomografisk avbildning av borrkärnor.

"Bi-modal avbildning öppnar upp möjligheten för holistisk 3D-mineralkartläggning, baserat på kombinationen av oberoende röntgen- och neutronkontraster."

"Detta är en ny applikation, eftersom vårt instrument främst används för analys av kulturarvsmaterial, paleontologiska exemplar, och ingenjörsmaterial, sa Bevitt.

"Med tanke på betydelsen av gruvindustrin i Australien, vi tror att denna nya teknik kommer att förbättra utforskningsaktiviteten, och bättre informera miljöns hållbarhet."

ANSTO driver en serie instrument vid The Australian Center for Neutron Scattering, Australian Synchrotron och Center for Accelerator Science som kan användas för mineralforskning. ANSTOs affärsenhet Minerals erbjuder en rad konsulttjänster, processutveckling och forskningstjänster till gruvindustrin.