Kärnämneskontroll och kärnbränslekarakterisering

Syftet med forskningen inom kärnämneskontroll är att förhindra och begränsa spridningen av kärnvapen, genom att säkerställa att civila kärntekniska anläggningar och material inte missbrukas för otillåtna aktiviteter.

Foto: Elisabeth Koblet, SKB

Forskningsverksamheten inom kärnämneskontrollen motiveras utifrån samhälleliga behov på såväl internationell som nationella nivå, och syftar till att avskräcka från och förhindra spridning av kärnvapen genom att försvåra missbruk av civila anläggningar och material. Det internationella atomenergiorganet IAEA är ansvarig för implementering av kärnämneskontroll på internationell nivå. I Sverige behöver vi dessutom leva upp till åtaganden under Euratom och från Strålsäkerhetsmyndigheten. Forskningen utförs genom samverkan med just nämnda organisationer, liksom den svenska kärntekniska industrin, svenska universitet, Europeiska forskningscenter, Amerikanska nationella laboratorier och organisationer såsom European Safeguards Research and Development Association (ESARDA).

I huvudsak utvecklar vi metoder och tekniker som kan användas för verifiering av nukleärt material i den civila kärnbränslecykeln, som omfattar civila kärntekniska anläggningar, material och teknologier. Forskningen kräver information och data om olika nukleära material såsom exempelvis kärnbränslen. Beroende på materialets egenskaper i termer av t.ex. sammansättning, påverkas den strålning som materialet skickar ut och därmed också hur detektion av strålningen kan ske.

Forskningen i gruppen är vid i omfattning och inkluderar applikationer inom både dagens kärnbränslecykel och kärnkraft, och framtidens kärnkraftsystem där vanligt förekommande begrepp är små modulära reaktorer och Generation IV system. Pågående forskningsprojekt i gruppen kan huvudsakligen grupperas enligt följande:

Verifiering av använt kärnbränsle

Denna forskning syftar till att studera olika mättekniker och mätinstrument som kan användas av inspektörer i samband med verifiering av använt kärnbränsle vid t.ex. kärnkraftverk eller lagringsanläggningar för använt kärnbränsle. Arbetet inkluderar forskning kring specifika mätinstrument som Digital Cherenkov Viewing Device (DCVD), SFAT, FORK-detektorn, prototyperinstrument för Differential Die-Away (DDA) och Differential Die-Away Self-Interrogation (DDSI) liksom forskning kring förbättring av mätmetoden och analystekniker. Även forskningsfrågor om verifiering inför inkapsling och slutförvar ingår här. Forskning på just detta området innefattar både bränslekarakterisering, och frågeställningar som rör mättekniker, mätmetoder och instrument som är lämpliga för just det syftet.

Kärnämneskontroll för framtida kärnenergisystem

Inom detta forskningsområde är vi engagerade i tre större projekt.

Det nationella samarbetsprojektet ANItA fokuserar på små modulära lättvattenkylda reaktorer i Sverige, och inom det projektet leder vi ett arbetspaket som rör utvecklingen av metoder och tekniker för verifiering av nukleärt material i sådana reaktorer och system. Arbete är planerat att innefatta både analyser på systemnivå och detaljerade simuleringar och analyser av kärnbränslet och dess egenskaper.

Sverigekarta med kärntekniska anläggningar.

Bilden beskriver befintliga kärntekniska anläggningar i Sverige och transporter av kärnbränsle. Det är oklart var nya kärnkraftverk kan komma att uppföras.

Inom projektet MÅSTE/ENFORCER, som fokuserar på Generation IV kärnkraftsystem, kommer vi bedriva forskning som rör både bränslekarakterisering, kärnämneskontroll och fysiskt skydd för primärt blykylda system.

Inom ett tredje forskningsprojekt kallat “3S” fokuserar vi på kärnämneskontroll, kärnsäkerhet och fysiskt skydd för marina kärntekniska applikationer.

Utveckling av analysmetodologier

Inom denna inriktning forskar vi kring mer effektiva analysmetoder i samband med kärntekniska inspektioner. Vi har under flera år studerat användandet av maskininlärningsmetoder för olika applikationer, där tanken är att bättre utnyttja data som samlas in vid mätningar på kärnbränslen för att på så sätt bättre kunna prediktera egenskaper hos det uppmätta objektet. Detta bygger i sin tur på användandet av olika algoritmer som kan hitta mönster och strukturer i data, vilka kan nyttjas för verifikation och olika slags analyser med bäring på kärnämneskontrollen.

Bildtext: Korrelationer mellan bränsleparametrar och inputparametrar för en maskininlärningsalgoritm.

Kontakt

Sophie Grape

Experimentella tekniker används för att garantera säker hantering av kraftigt radioaktivt bränsle. Vårt arbete fokuserar på metoder som används inför inkapsling och slutförvaring.

Projektet Mätningar av restvärme från använt kärnbränsle överlappar med projektet kärnämneskontroll, där många av de tekniker som används är desamma.

När använt kärnbränsle avlägsnas från en reaktor, kommer sönderfallet av radioaktiva fissionsprodukter att fortsätta producera värme. Mätning av restvärme är inte så intressant med avseende på kärnämneskontroll, men desto viktigare när det gäller förberedelse för slutförvaring. Innan bränslet kan placeras i slutförvar i berggrunden måste restvärmen ha klingat av tillräckligt för att inte ha negativa effekter på inkapslingsmaterialen.

Metoder för att mäta restvärme och andra parametrar inkluderar bland andra gammatomografi och gammaspektroskopi, mätningar av tjerenkovljus och gammaskanning.

Kontakt

Henrik Sjöstrand

Kontakt

  • Programansvarig professor
  • Stephan Pomp
  • Avdelningsföreståndare
  • Henrik Sjöstrand
  • Besöksadress: Ångströmlaboratoriet, hus 9, plan 4, Lägerhyddsvägen 1, Uppsala

FÖLJ UPPSALA UNIVERSITET PÅ

facebook
instagram
youtube
linkedin