Methodenentwicklung zur Charakterisierung von Uran in UF6-Zylindern

Umfang:

Im Rahmen dieses Projekts sollten eine Machbarkeitsstudie und die Entwicklung einer radiometrischen Methode (unter Berücksichtigung der physikalischen Methodik, der Messgeometrien und der Abtastmethodik sowie der Ermittlung der wichtigsten Indikatornuklide) zur Unterscheidung zwischen Standard-Lagerzylindern, die UF₆ unbehandelten Ursprungs enthalten, und solchen, die aus der Wiederaufbereitung stammen, durchgeführt werden. Es wurde eine hochauflösende Gammastrahlenspektrometrie (HRGS) für 4 UF₆-Zylinder vom Typ 48Y durchgeführt, deren UF₆-Bestand bereits beprobt und chemisch analysiert wurde, um die Technik zu testen. Für diese Testmessungen wurde unser Standard-In-situ-Objektzählsystem (ISOCS™) eingesetzt, ein bewährtes, flexibles Werkzeug zur Quantifizierung des β/γ-Aktivitätsgehalts. Diese Technik basiert auf der Computermodellierung des abzufragenden Objekts, um die Zählgeometrie darzustellen, ohne dass Radioisotop-Kalibrierungsquellen erforderlich sind. Die Messungen wurden bei Sellafield Ltd. (Capenhurst) in Cheshire, UK, durchgeführt.

Schlüsselfaktoren:

Sellafield Ltd. benötigte die Entwicklung einer zerstörungsfreien Technik, um zwischen neuen Zylindern und gebrauchtem U_F6 zu unterscheiden. Letztlich werden diese Daten benötigt, um Sellafield Ltd. mit grundlegenden Kenntnissen über die Charakterisierung zu unterstützen, die für die Planung künftiger Maßnahmen im Hinblick auf die mögliche Lagerung oder Wiederverwendung des UF₆-Materials erforderlich sind.

Eingesetzte Instrumente und Techniken:

1. Instrumente
   – ISOCS
2. Software
   – ISOCS-Modellierung

CANBERRA™-Lösung:

Die CANBERRA-Lösung für den Auftrag von Sellafield Ltd. sah wie folgt aus:

• Eine gründliche Überprüfung der Reaktorphysik, die die Isotopenproduktionswege in bestrahltem Uran bestimmt, was zur Ermittlung möglicher Gamma-Emissionen für eine Gammaspektroskopie-Technik führte.
• Entwicklung eines Verfahrens zur Untersuchung von Zylindern und für die 4 Testzylinder.
• Entwicklung kompletter schrittweiser Verfahren, einschließlich der Bewertung der erforderlichen Zählzeit und Messgeometrie.
• ISOCS-Modellierung der UF6-Zylinder zur Kalibrierung.
• Bereitstellung der ISOCS-Ausrüstung und Einsatz am Standort Capenhurst.
• Durchführung einer zerstörungsfreien Messung des gesamten Elementvolumens der Testzyliner, um die für die Gamma-Emissionen verantwortlichen Nuklide zu identifizieren.
• Messung der Aktivität für jedes ermittelte Nuklid im UF6-Bestand.
• Erstbewertung der Strahlungsquelle des Urans in jedem Zylinder.
• Zusammenführung der Analyseergebnisse im Lichte der bekannten Charakterisierungsdaten (Isotopendaten für verschiedene U-Isotope) zur Prüfung der Bewertungstechnik.
• Erstellung eines vollständigen technischen Berichts, in dem die Entwicklung der physikalischen Methode, die Hypothesen, die Testmessungen und die Schlussfolgerungen dargelegt werden.

Errungenschaften

Das britische Messteam hat ein belastbares physikalisches Verfahren zur Unterscheidung zwischen unbehandeltem und wiederaufbereitetem Uran in UF6-Lagerzylindern entwickelt, das auf der Ermittlung und Quantifizierung einer eindeutigen charakteristischen Gammastrahlensignatur beruht. Diese Methode wurde anhand der Messungen an den Testzylindern validiert und bietet eine Grundlage für die künftige Entwicklung eines routinemäßigen Hochdurchsatzsystems für gelagerte Zylinder.

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