Langzeitaktivierung in Fusionsreaktoren

Langzeitaktivierung in Fusionsreaktoren

• Bei der Deuterium-Tritrium-Fusion werden Neutronen mit einer Energie von 14.1 MeV erzeugt. Diese Neutronen können mit den Materialien von Fusionsreaktoren Kernreaktionen auslösen, bei denen möglicherweise radioaktive Kerne entstehen. Dies stellt für heutige Reaktoren kein Problem dar, da die Kernfusion nur wenige Sekunden dauert, was zu sehr geringen Neutronenfluenzen im Vergleich zu zukünftigen energieerzeugenden Fusionsreaktoren führt. Die viel höheren Fluenzen eines kontinuierlich betriebenen Fusionsreaktors würden zu einer erheblichen Produktion von Radionukliden führen. Dennoch besteht das Ziel darin, dass alle im Reaktor verwendeten Materialien nach dem Reaktorbetrieb als schwach radioaktiver Abfall behandelt werden können. Dies ist ein großer Vorteil im Vergleich zu heutigen Kernspaltungsreaktoren, in denen langlebiger hoch radioaktiver Abfall entsteht.
• Um das Ziel zu erreichen, nur schwach radioaktiven Abfall zu produzieren, müssen Simulationen der Produktion von Radionukliden in den Strukturmaterialien von Fusionsreaktoren mit Messungen dieser nach Bestrahlung der Materialien mit den in aktuellen Reaktoren verfügbaren Fluenzen validiert werden. Während radiometrische Techniken dies bereits für Radionuklide mit relativ kurzen Halbwertszeiten wie ⁶⁰Co (T_1/2 = 5.271 a) konnten, da selbst geringe Mengen dieser Radionuklide eine leicht messbare Strahlung erzeugen, sind sie für die Messung langlebiger Radionuklide (T_1/2 > 30 a) in diesen geringen Mengen nicht so gut geeignet. Allerdings sind die langlebigen Radionuklide für die Klassifikation des Atommüllniveaus ausschlaggebend. Aus diesem Grund haben wir vor Kurzem begonnen, das Potenzial der AMS zur Messung solcher Radionuklide zu untersuchen.
• Derzeit konzentrieren wir uns auf die Entwicklung von AMS von ⁹¹Nb (T_1/2 = 680 a), ⁹⁴Nb (T_1/2 = 20400 a) und ⁹³Mo (T_1/2 = 4000 a), die in molybdänhaltigen Materialien wie Edelstahl 316 erzeug werden. Die AMS-Messungen dieser Radionuklide wurden aufgrund der starken Interferenz ihrer jeweiligen stabilen Isobaren nicht umfassend untersucht: ⁹¹Zr im Fall von ⁹¹Nb, ⁹⁴Zr und ⁹⁴Mo im Fall von ⁹⁴Nb, und ⁹³Nb im Fall von ⁹³Mo. Bei VERA wird die Unterdrückung dieser Isobaren mit der ILIAMS-Technik untersucht.