PORTFOLIO

Ziel des Projekts ist die Erprobung einer neuen Messtechnik, die erlauben soll, den Uran/Plutoniumgehalt von Kernmaterialien präzise zu messen, um den Missbrauch und Diebstahl dieser waffenfähigen Materialien für die Verwendung in Kernwaffen zu vereiteln. Die vorgeschlagene Methode wird ermöglicht durch eine neue Sensortechnologie, welche in der Lage ist, die Energie schneller Neutronen zu messen.

Frühere Messmethoden basieren auf Sensoren, die lediglich die Neutronen zählen und keine Energieinformation der Neutronen erhalten. Um diesen Informationsverlust auszugleichen, wurde bislang eine aufwändige Methode verwendet, in der die Gleichzeitigkeit („Koinzidenz“) der gemessen Neutronen gemessen wird, denn nur waffenfähige Materialien (Uran, Plutonium) emittieren mehrere Neutronen gleichzeitig. Die vorgeschlagene Methode hingegen beruht auf der spektralen Unterscheidung, da waffenfähige Kernmaterialien eindeutig häufiger hochenergetische Neutronen aussenden. Durch diese spektrale Information kann waffenfähiges Material präziser überwacht werden.

Ziel des Projekts ist die experimentelle Überprüfung dieser Fähigkeit. Sollte ein Proof of Concept gelingen, würde der Weg beträchtlich geebnet werden, der internationalen Atomenergiebehoerde (IAEA) ein neues Überwachungsgerät für hochsensible Materialien zur Verfügung zu stellen.

Wenn das Projekt erfolgreich durchgeführt wird, kann dies einen signifikanten Beitrag an die weltweite Sicherheit leisten.

Das Projekt wurde erfolgreich durchgeführt. Der Proof of Concept konnte erbracht werden, dass das vorgeschlagene System in der Lage ist, den Plutoniumgehalt eines MOX Samples zu bestimmen. Messungen eines MOX Behälters wurden am Joint Research Lab der Europäischen Kommission in Ispra, Italien, durchgeführt. Geant4 Monte Carlo Simulationen zum genaueren Verständnis der Abschirmungsverhältnisse und der zu erwartenden Strahlung wurden erstellt, und Algorithmen zur detaillierten Datenanalyse entwickelt. Aufgrund der im Proof of Concept gewonnenen Ergebnisse wurde ein optimiertes Design eines Prototypen des Nonproliferation Tools erarbeitet.

David Murer, Giovanna Davatz, Hannes Friederich, Ramsey Jebali, Rico Chandra, Ulisse Gendotti: «MOX assay using He-4 scintillation detectors»; SPIE Conference Baltimore, USA; Proc. SPIE 8358, 83581P (2012);
David Murer, Rico Chandra, Giovanna Davatz, Hannes Friederich, Ulisse Gendotti, Alexander Howard, Richard Lanza, Paolo Peerani, Alice Tomanin: «4He Detectors for Mixed Oxide (MOX) Fuel Measurements»; 2011 IEEE Nuclear Symposium Conference Record; Valencia, Spain;
Rico Chandra, Giovanna Davatz, Ulisse Gendotti, and Alexander Howard; «Gamma-Insensitive Fast Neutron Detector with Spectral Source Identification Potential.» HST 2010, Waltham, USA; Conference Proceedings; Homeland Security Affairs, Supplement no. 3 (2011).