Examensarbeten

Projektbeskrivning

Att mäta radionuklider i atmosfären är ett viktigt verktyg för övervakning av utsläpp från kärnteknisk verksamhet, både civil (t.ex. kärnkraftverk och medicinsk teknik) och för att verifiera att avtal om icke-spridning av kärnvapen samt provstopp av kärnvapen följs. De radionuklider man söker efter för att påvisa kärnteknisk verksamhet är sådana som har antropogent ursprung (tillverkade av människor); ofta fissionsprodukter som t.ex. Cs-137. Det finns ett internationellt system som monitorerar bland annat radionuklider för att hitta tecken på otillåten kärnvapenprovsprängning, och detta system är kopplat till organisationen CTBTO – comprehensive test ban treaty organisation. Det finns CTBTO-stationer för radionuklider hos FOI i Stockholm, och vi samarbetar med dem för att utveckla vår egen monitorering och detektionsberedskap.

I det här projektet vill vi sätta upp en filterstation på taket på Ångströmlaboratoriet som ska pumpa luft genom ett tunt filter för att samla in partiklar som finns i luften. Filtren ska sedan packas i provbehållare för att analyseras med germaniumdetektor; en typ av halvledardetektorer som mäter gammastrålning med god noggrannhet. Detta kallas gammaspektrometri och fungerar genom att man med hjälp av unika gammaenergier kan identifiera sönderfallande radionuklider som fastnat på filtret. Tanken är att göra kontinuerliga mätningar så vi får en lång dataserie att analysera för att kunna se förändringar i radionuklidernas förekomst men även för att skapa en rutin för beredskapssyfte. I filtren kommer vi att leta efter och analysera både naturligt förekommande nuklider från uran- och toriumserierna, isotoper som bildas genom kosmisk strålning, samt antropogena isotoper; främst Cs-137.

Arbetet kan anpassas för examensarbete på kandidat- eller masternivå och utföras av en eller flera studenter. Är ni flera i projektet kan en arbetsfördelning ske till exempel genom att någon fokuserar på mätteknik och någon på analys/datarutiner och simuleringar.

Deluppgifter i projektet

• Uppställning av mätstationen för att hitta och utvärdera en rutin för att regelbundet samla in partiklar på filter.
• Provpreparering och kalibrering av mätprover med avseende på geometri. Mätprovets geometri spelar stor roll för detektorresponsen och det finns olika sätt att kalibrera detektorn för olika geometrier. Några metoder som används är datorsimuleringar alternativt jämförelse med så kallade referensprov med känd geometri och aktivitet.
• Gammamätning med germaniumdetektor. Kalibrering av detektorns energiskala och effektivitetskurva.
• Identifikation av gammaenergier och radionuklider. Utveckla analysprogram (pythonprogrammering) som automatiskt subtraherar bakgrund, hittar toppar och integrerar topparna.

Kontakt

Erik Andersson Sundén

Cecilia Gustavsson

Mattias Lantz

Bakgrund

Nedrustning av kärnvapen är ett sedan länge eftersträvat mål. En central utmaning är att kunna verifiera att parter i en överenskommelse följer det de lovat – att ge objektiv och tillförlitlig bekräftelse på åtaganden.

Vid arbetsgruppen för teknisk verifiering och monitorering inom Alva Myrdal Centrum för kärnvapennedrustning bedriver vi forskning om processer och tekniker som kan möjliggöra detta och därigenom bidra till framtida förhandlingar om kärnvapennedrustning. Arbetsgruppen är verksam vid Avdelningen för tillämpad kärnfysik, Institutionen för fysik och astronomi, Uppsala universitet.

Forskningen på området utvecklas kontinuerligt, vilket innebär att projektens detaljerade mål formas, omformas och löses över tid. För närvarande bedrivs flera projekt inom verifiering av fissilt material, stridsspetsar samt verifiering av kärnvapenprovsprängningar. Resultaten kan nyttjas för att stödja verifiering av avtal som FMCT, CTBT eller andra framtida nedrustningsavtal. Vi söker därför kontinuerligt examensarbetare med bakgrund inom teknisk fysik (även energisystem och, i vissa fall, andra ingenjörsprogram) samt fysikstudenter. Du bör ha ett intresse för kärnteknik och god förmåga att uttrycka dig i tal och skrift på både svenska och engelska.

Ansökan

• Skicka ditt CV och ett personligt brev till peter.andersson@physics.uu.se.
• Märk ansökan med "Examensarbete i nukleär verifiering – intresseanmälan".
• Berätta vilket program och vilken omfattning examensarbetet är på [hp].
• Beskriv relevanta kurser eller erfarenheter inom kärnfysik, kärnteknik, radioaktivitet, strålningsvetenskap m.m.
• Ange önskad tidsperiod för examensarbetet.

Om vi har projekt som passar din profil, och som ligger rätt i tiden, så återkommer jag med förslag på ett specifikt projekt.

Kontakt

Peter Andersson
Institutionen för fysik och astronomi, tillämpad kärnfysik, Uppsala universitet, E-post: peter.andersson@physics.uu.se

Vi ser fram emot din intresseanmälan!

Uran är det tyngsta grundämnet som finns naturligt på jorden och även den råvara som används för kärnkraftverk. Sverige har stora uranfyndigheter i alunskiffer samt i berggrunden, därtill är Sverige en kärnkraftsnation. Trots detta bryts inget uran i Sverige utan allt köps från andra länder. Nyligen har regeringen föreslagit att uranutvinning och uranbrytning ska tillåtas samt att det kommunala vetot mot brytning ska tas bort. Förslagen motiveras med ord som energioberoende, energiberedskap och självförsörjning av kritiska mineraler.

Faktum är att Sverige har haft en liknande strategi under 1950-60-talen då den svenska kärnteknikindustrin byggdes upp. Mellan 1953 och 1970 bröts uran ur alunskiffer vid Ranstad¹ och (i mindre utsträckning) Kvarntorp² och detta uran användes i Sveriges första kommersiella kärnreaktor i Ågesta, R3. R3 var en tungvattenreaktor som var i drift 1963-1974, och på grund av tungvattnets utmärkta modereringsegenskaper behövdes ingen anrikning utan det svenska uranet kunde användas direkt. Mot slutet av 60-talet blev det genom en aktiv politik från USA billigt att köpa anrikat³ uran vilket gjorde att Sverige gick över till lättvattenreaktorteknik som drivs med inköpt anrikat uran, en strategi vi fortfarande följer.

I det här projektet finns flertalet frågor som denna ‘nygamla’ strategi kommer innebära för eventuell svensk uranbrytning. Några forskningsfrågor som är intressanta kan vara:

• Kan man jämföra dagens omvärldsläge och syn på energiberedskap och energioberoende med den diskussion som var på 1950-60-talen?
• Vad finns det för likheter och skillnader mellan dagens situation och den under 1950-60-talen? Historiskt hade Sverige även en avsikt att utveckla kompetens för ett eget kärnvapenprogram, finns det risk för sådana bieffekter även idag?
• Vilka områden i Sverige skulle vara lämpliga för uranbrytning och hur skulle det kunna genomföras rent praktiskt? Kan Sverige bli självförsörjande på uran?
• Skulle vi även behöva egen anrikningsanläggning för att bli självförsörjande? Hur ser den globala marknaden för anrikat uran ut, finns det en möjlighet för Sverige att bidra till den? Ryssland och Kina har tillsammans mer än hälften av världens anrikningskapacitet i dagsläget, länder som västvärlden inte vill köpa ifrån. Därtill ingår höganrikat bränsle i många moderna reaktorkoncept, både i små modulära reaktorer (SMR:er) och en del generation IV-designer.
• Vad skulle uranbrytning och eventuell anrikning kosta, kan det vara en lönsam väg framåt? Vilka andra aspekter kopplat till hållbarhet kan eventuell uranbrytning innebära? Socialt och miljömässigt, geopolitiskt?

Projektet bedrivs i samverkan mellan Cecilia Gustavsson, lektor vid avdelningen för tillämpad kärnfysik och Åse Linné och Nina Kivinen, lektorer vid avdelningen för industriell teknik. Vi är alla kopplade till ANItA⁴, ett kompetenscenter som undersöker möjligheter för ny kärnkraftsteknik och SMRer i Sverige.

Ovanstående frågeställningar är möjliga förslag men vi är öppna för att ni själva kommer med ytterligare mer specifika förslag till oss.

Vi söker dig som:

• Ska göra ditt exjobb inom industriell ekonomi, energisystem eller system i teknik och samhälle.
• Kan läsa svenska (om arkivmaterial från till exempel Vattenfall/Ågesta ska gås igenom).

Om du är intresserad av att göra ditt examensarbete med oss, kontakta Cecilia på cecilia.gustavsson@physics.uu.se eller Åse på ase.linne@angstrom.uu.se.

¹https://www.svt.se/nyheter/lokalt/vast/ranstad-skulle-ge-sverige-uran-till-atombomb-och-karnkraft

²https://www.svt.se/nyheter/lokalt/orebro/har-bryts-svenskt-uran-se-den-unika-arkivfilmen-1

³Anrikning är processen då man höjer andelen av den fissila isotopen U-235. Det är ett nödvändigt steg för att tillverka bränsle för våra nutida kärnkraftverk.

⁴https://www.uu.se/forskning/anita

Utvärdering av driftshistorikens inverkan på gränsen för PCI-skada

Sista ansökningsdag: 2025-11-23.