25/04/2014 - Entwicklung eines neuen Detektors zur Messung eines grundlegenden radioaktiven Prozesses in Kernkraftwerken

Menéame

Forscher Institut für Corpuscular Physik (IFIC) haben einen neuen Detektor zur Messung der Betazerstörung, einer der radioaktiven Zerfallsprozesse im Atomkern. Dieses System liefert neue Daten, um die Prozesse zu verstehen, die innerhalb eines nukleartechnischen Reaktors stattfinden.

Erfolgreich getestet in der finnischen Anlage IGISOL, die für das künftige europäische Labor für Kernphysik FAIR bestimmt ist, reichen von Studien über die nukleare und physikalische Struktur von Neutrinos bis hin zur Entwicklung tragbarer Detektoren für die Handhabung von Kernbrennstoffen außerhalb internationaler Verträge.

Der neue Detektor, der von der IFIC-Neutronen-Gamma-Grafiskopie-Gruppe (Universitat deValència-CSIC) wird als DTAS bezeichnet, besteht aus Natriumjodidkristallen (NaI) und wurde vollständig im valencianischen Forschungszentrum entwickelt. Im Gegensatz zu Germanium (Ge) -Detektoren, die traditionell für die Messung des Betaabbaus verwendet werden, "DTAS funktioniert als Kalorimeter oder Spektrometer der Gesamtabsorption," d.h. es erkennt die bei diesem nuklearen Prozess entstehenden Gammastrahlungsfälle und erhöht die gesamte Energie, erklärt Alexander Algora, Forscher des IFIC, der am Projekt beteiligt ist.

Im Gegensatz zu anderen radioaktiven Zerfallungen des Atomkerns sendet der Betazerfall ein Spektrum an kontinuierlicher Energie aus, so dass im Prozess offenbar eine gewisse Menge an Energie verschwinden würde. Da dies gegen eines der grundlegenden Gesetze der Physik verstößt (die Energie muss in jedem Prozess erhalten bleiben), schlug Wolfgang Pauli 1930 die Existenz eines Teilchens vor, das nicht erkannt werden sollte, Neutrino. Die Existenz dieser Anlagen wurde 1956 anhand von Neutrinos aus einem Kernkraftwerk in den Vereinigten Staaten festgestellt, da die in den Atomreaktoren produzierten Prozesse zu einer Vielzahl von Neutrinonen führen.

Der IFIC-Detektor dient als Wärmemessgerät, das die Energie der Gammastrahlung, die unmittelbar nach dem Beta-Prozess abgegeben wird, ergänzt und anschließend die Wahrscheinlichkeit des Beta-Prozesses durch Analysewerkzeuge umbaut, die auch von spanischen Forschern entwickelt wurden.

Laut Algora ermöglicht es dieses System, mit einer Nachweiseffizienz von etwa 100% zu arbeiten, um die Wahrscheinlichkeit des Prozesses zu ermitteln, während die Effizienz der konventionellen Germanium-Detektoren sehr gering ist.

Die Forscher des IFIC haben gerade die Funktionsfähigkeit dieses neuen Detektors in der Anlage IGISOL-IV im finnischen Labor von Jyvaskyla überprüft, was eine Re-Vorführung einer wichtigen Anlage für die europäische Atomphysik nach einer Erneuerung durch die Installation eines neuen Teilchenbeschleunigers (Cyclotron) bedeutet. Aber DTAS soll in FAIR, dem neuen europäischen Labor für Atomphysik, das derzeit in Darmstadt (Deutschland) gebaut wird, operieren.

Für Alejandro Algora wird dieser neue Detektor neben seinem Beitrag zu Studien über die Kernstruktur auch die Maßnahmen von Forschern verbessern, die sich mit Neutrinophysik befassen, einem der interessantesten Bereiche in der Physik der letzten Jahre. Mehrere Experimente auf der ganzen Welt, darunter Double Chooz in Frankreich (mit einer großen spanischen Beteiligung), versuchen herauszufinden, welche Parameter eines der letzten Merkmale dieses noch zu messenden Elementarteilchens, das Phänomen, das als Schwingung bekannt ist, bestimmen, wofür dieser neue Detektor nützlich sein kann.

Die Verbesserung des Betazersetzungssystems würde auch die Entwicklung von Detektoren für transportable Neutrinos erleichtern, um den Brennstoff, der in einem nukleartechnischen Reaktor in einem gewissen Abstand verwendet wird, zu überwachen, da die produzierten Neutrinos aus dem Inneren entkommen, ohne dass sie gestoppt werden können. Die Internationale Atomenergie-Agentur (IAEA) hat ein Interesse daran, solche Detektoren zu entwickeln, die außerhalb internationaler Verträge Manipulationen bei Kernbrennstoffen überwachen können.

Weitere Informationen:

Alexander Algora, José Luis Tain. IFIC-Forscher, die für das Projekt zuständig sind.

Telefon/E-Mail.  96 354 3498, - 96 354 3497, algora@ific.uv.es , tain@ific.uv.es

https://www.jyu.fi/fysiikka/en/research/accelerator/anews/newsletter.pdf

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