MGA™

Description

Die Bestimmung der relativen Plutonium-Isotopenkonzentrationen anhand einer zerstörungsfreien Prüfung ist eine grundlegende Anforderung an die meisten Anwendungen im Abfallmanagement und für Schutzmaßnahmen. Doch aufgrund komplexer Proben, unterschiedlicher Behälterformen/-materialien und anderer Komplikationen handelte es sich hierbei bisher um eine der schwierigsten Messungen.

Die Software für die Mehrgruppenanalyse (Multi-Group Analysis, MGA) wurde entwickelt, um die Genauigkeit dieser Messungen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zu verbessern. Über die primäre Anwendung zur Messung der Pu-Isotopen hinaus kann MGA auch zur Bestimmung anderer Actinoide wie ²³⁵U, ²³⁸U, ²³⁷Np und ²⁴¹Am verwendet werden.

In jüngster Zeit hat Mirion exklusive Verbesserungen hinzugefügt, um die Messergebnisse unter den schwierigen Bedingungen bei Anwendungen für die Außerbetriebnahme und Dekontaminierung (Decommissioning & Decontamination, D&D) zu verbessern. Diese Anwendungen führen oft zu statistischen Spektren mit geringer Aktivität und geringer Zählung, wie das für Messungen an großen Behältern typisch ist. Zusätzliche Verbesserungen haben die zahlreichen Einrichtungs- und Kalibrierungsschritte vereinfacht oder eliminiert, die mit früheren MGA-Versionen und anderen Methoden erforderlich waren. Dementsprechend eignet sich die Software nun für eine breitere Palette von Anwendungen mit sich wiederholenden Routinemessungen.

Für 8K-Standardspektren basiert die MGA-Analyse auf den Spektralinformationen, die im Energiespektrum im Bereich von 0 bis 600 keV verfügbar sind. (Wenn nur 4.096 Kanäle verfügbar sind, reicht der Betriebsbereich von 0 bis 300 keV.) Die Primäranalyse erfolgt in beiden Fällen mit der Multiplett-Region bei 94 bis 104 keV. Diese Region ist zwar die beste Wahl für die Gammastrahlungsintensität bei mehreren Plutonium-Isotopen (und damit für die Nachweisempfindlichkeit), doch diese Region ist sehr komplex, da sie auch aus Gammastrahlungsspitzen aus Plutonium-Tochternukliden sowie zahlreichen Arten von Röntgenstrahlung besteht. Um diese komplexe Multiplett-Region aufzuschlüsseln, passt die MGA-Software die Energie- und Peak-Form-Kalibrierung für jedes Spektrum automatisch an. Dabei werden Peaks verwendet, die für alle Plutoniumproben charakteristisch sind: 59 keV, 129 keV und 208 keV. Die charakteristischen Plutoniumlinien mit 129 keV und 208 keV müssen immer vorhanden sein. In Sonderfällen, in denen der Niedrigenergie-Bereich für die Analyse nicht verfügbar ist (wenn die Pu-Probe beispielsweise in einem mit Pb ausgekleideten Behälter gelagert wird), besteht eine Option für die reine Hochenergie-Nutzung, um die Analyse zu forcieren. Ein Zwei-Detektor-Modus ist ebenfalls verfügbar, wenn zusätzliche Informationen aus Regionen über 600 keV für die Analyse gewünscht werden.

Die MGA-Software entwickelt intern eine intrinsische Effizienzkurve auf der Grundlage mehrerer Energielinien aus drei Isotopen. Die Effizienzkurve berücksichtigt die physikalischen Prozesse, die sich auf die beobachtbaren Gammastrahlungsintensitäten bei verschiedenen Energien auswirken, wie z. B. die Detektoreffizienz als Funktion der Energie und die Gammastrahlungsdämpfung in absorbierenden Materialien zwischen der Probe und dem Detektor sowie in der Plutoniumprobe selbst. Unter Verwendung der Informationen zur Energie, Form und intrinsischen Effizienz berechnet die MGA-Software ein Antwortspektrum aus Peak-Energien (Positionen), relativen Peak-Intensitäten und einer genauen Peak-Form jedes Peaks in der Peak-Region von 94 bis 104 keV. Die Ausgleichung ist für die Gauß'sche Verbreiterung der Gammastrahlungs-Peaks und die Lorentz-Kurve der Röntgen-Peaks ausgelegt. Die Isotopenkonzentrationen werden direkt für alle Pu-Isotope berechnet, mit Ausnahme von ²⁴²Pu, das von den anderen Isotopen abgeleitet wird.