Entwicklung und Erprobung von Verfahren zur nichtinvasiven Analyse des Inventarzustands für Transport- und Lagerbehälter bei verlängerter Zwischenlagerung (DCS-Monitor II)
Teilprojekt: Strahlungsbasierte Bildgebung
Hintergrund:
Bis zur Verfügbarkeit eines Endlagers für hochradioaktive Abfälle besteht in Deutschland die Notwendigkeit, abgebrannte Brennelemente in Transport- und Lagerbehältern zwischenzulagern. Hierfür müssen erhebliche Zeiträume von mehr als 50 Jahren in Betracht gezogen werden. Für derartig lange Zwischenlagerungszeiträume sind Voraussagen zu möglichen Veränderungen der Integrität von Brennelementen schwierig. Das Forschungsvorhaben widmet sich der Entwicklung und Erprobung von Verfahren zur nichtinvasiven Langzeitüberwachung des Behälterinventars auf Basis der Detektion kosmischer Myonen und Messung des Gamma- und Neutronenstrahlungsfeldes.
Zielstellung:
Auf Basis der Ergebnisse des Projekts DCS-Monitor (2016 - 2019) ist es das Ziel dieses Vorhabens, die Ansätze der strahlungsfeld-basierten Diagnostik mit Gammastrahlung, Neutronen und Myonen vertieft zu untersuchen und in Richtung eines einsetzbaren Monitoringverfahrens speziell für CASTOR-Behälter zu qualifizieren. Dies schließt erstmals Feldstudien an realen Behältern und im Zwischenlager ein.
Methoden und Ergebnisse:
Es wird ein mehrkanaliger prototypischer Hybriddetektor für Gammaphotonen und Neutronen sowie eine teilautomatisierte Traversiereinheit für den Messbetrieb im Zwischenlager aufgebaut. Auf Basis von Monte-Carlo-Simulationen und Testmessungen werden die Gesamtmesszeiten, Querempfindlichkeiten durch benachbarte Behälter und Messunsicherheiten für verschiedene Feldsignaturen bei verschieden beladenen Behältern ermittelt. Für die Detektion von Myonen wird ein möglichst modulares und großflächiges Messsystem unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Myonenflusses und der Sensitivität gegenüber Gamma- und Neutronenstrahlung entwickelt. Auf Basis von Simulationen wird eine geeignete Detektoranordnung und ein zugehöriges Bildgebungsverfahren (Transmission, Berücksichtigung der Streuwinkel) durch Lösen eines inversen Problems erarbeitet. Für beide Messysteme soll eine Strategie für eine dauerhafte oder temporäre Behälterüberwachung abgeleitet werden.