Blick in den Kern des CROCUS-Forschungsreaktors (Foto: Alain Herzog, epfl.ch)

Innovative Apparatur von Forschern der EPFL und des PSI analysiert Gammastrahlen hochpräzise

Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (https://www.epfl.ch/de/ ) (EPFL) und des Paul Scherrer Instituts (https://www.psi.ch/de ) (PSI) erleichtern das Monitoring von Atomreaktoren. Denn die Experten erfassen Gammastrahlen, die im Reaktorkern entstehen und in sehr schwacher Form nach außen dringen, mit einem besonders empfindlichen Hightech-Detektor.

Tests am CROCUS geglückt

Stärke und Veränderungen dieser Strahlen, die nahezu alles durchdringen, außer dicke Abschirmungen aus Blei, geben Auskunft darüber, was im Reaktorkern geschieht. Die Überwachung dieser Strahlung gibt beispielsweise Auskunft darüber, ob ein Reaktor so gefahren wird, wie es in internationalen Verträgen festgelegt ist. Beispielsweise ließe sich auf diese Weise feststellen, ob ein Reaktor so betrieben wird, dass er vor allem Plutonium für den Bau von Bomben produziert.

Mit dem neuen Überwachungssystem lassen sich also Verstöße ganz einfach feststellen, was mit bisherigen Techniken nur mit großem Aufwand möglich oder sogar ausgeschlossen war. Um zu testen, ob die Methode funktioniert, hat PSI-Forscher Oskari Pakariund den Detektor in der Nähe des CROCUS-Forschungsreaktor, den die EPFL betreibt, positioniert. So stimmten die Ereignisse im Reaktor mit jenen überein, die die Forscher aus den Veränderungen im Gammastrahlendetektor schlussfolgern konnten.

Besondere Herausforderungen

Herkömmliche Überwachungsmethoden stoßen an ihre Grenzen, weil Betreiber zuweilen den Zugang zu den Anlagen verweigern. Hinzu kommt, dass sich die Nukleartechnologie ständig weiterentwickelt, was neue Herausforderungen für die nukleare Überwachung mit sich bringt. So sind beispielsweise kleine modulare Reaktoren (SMR) kompakt und oft an abgelegenen Standorten installiert

Herkömmliche Überwachungsmethoden dagegen sind in erster Linie für größere Anlagen konzipiert und möglicherweise nicht ausreichend anpassungsfähig oder empfindlich für die Funktionsweise von SMRs. Das neue Überwachungssystem, dem die Forscher mithilfe von maschinellem Lernen beigebracht haben, die Veränderungen der Gammastrahlung exakt zu interpretieren, liefert Daten binnen weniger Minuten, während klassische Anlagen oft Stunden brauchen.