Τα μυόνια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο των αποθηκευμένων σε σφραγισμένα βαρέλια πυρηνικών αποβλήτων

Τα μυόνια θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να ελεγχθεί εάν λείπουν ράβδοι χρησιμοποιημένου καυσίμου από τα βαρέλια που χρησιμοποιούνται για να αποθηκευθεί απόβλητο πυρηνικό υλικό.

Οι άχρηστες ράβδοι πυρηνικού καυσίμου τυπικά αποθηκεύονται σε ατσάλινα βαρέλια διαμέτρου 3 μέτρων τα οποία χωράνε από 20 μέχρι και 30 δεσμίδες ράβδων καυσίμου. Όμως όταν ένα βαρέλι σφραγιστεί, δεν υπάρχει τρόπος να ελεγχθεί πόσες δεσμίδες υπάρχουν μέσα ή κυρίως, εάν κάποιες λείπουν, χωρίς να ανοιχθεί. Τώρα, ο J. Matthew Durham του Εθνικού Εργαστηρίου του Los Alamos, στο Νέο Μεξικό και οι συνεργάτες του έδειξαν ότι αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί με την παρακολούθηση των κοσμικών ακτίνων μυονίων που περνούν μέσω ενός βαρελιού. Όπως λένε: οι επιθεωρητές του Οργανισμού Ατομικής Ενέργειας θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τη μέθοδο αυτή για να επαληθεύσουν ότι δεν αποσπάστηκαν πυρηνικά καύσιμα από εγκαταστάσεις αποθήκευσης πυρηνικών.

Η μέθοδος περιλαμβάνει την τοποθέτηση ανιχνευτών μυονίων στις αντίθετες πλευρές ενός βαρελιού αποθήκευσης και την παρακολούθηση των τροχιών των μυονίων που περνούν μέσω των βαρελιών. Τα μυόνια εύκολα διαπερνούν το παχύ εξωτερικό περίβλημα του βαρελιού και οι τροχιές τους επηρεάζονται ιδιαίτερα από την παρουσία βαρέων στοιχείων όπως το πλουτώνιο. Η ομάδα έλεγξε τη μέθοδό της σε βαρέλι στο Εθνικό Εργαστήριο του Idaho (Αϊντάχο), το οποίο περιέχει 24 οπές αποθήκευσης για δεσμίδες ράβδων καυσίμου, από τις οποίες έξι είναι άδειες.

Απεικόνιση της μεθόδου. Τα μετρούμενα ίχνη στον ανυψωμένο ανιχνευτή προβάλλονται σε μια συστοιχία ογκοστοιχείων στο κέντρο του βαρελιού. Κάθε ογκοστοιχείο έχει ένα σχετικό ιστόγραμμα όπου συλλέγονται οι γωνίες σκέδασης των μυονίων που περνούν μέσα από αυτό.

Προηγούμενες μετρήσεις από την ομάδα επέτρεψαν να εννοηθεί ότι η γωνία σκέδασης των μυονίων ήταν ευαίσθητη στις ελλείπουσες ράβδους. Όμως οι μετρήσεις έγιναν σε μια πολύ μικρή περιοχή του βαρελιού για να θεωρηθούν καθοριστικές. Στα νέα πειράματα, η ομάδα έκανε μετρήσεις σε όλο το βαρέλι, τοποθετώντας ανιχνευτές σε εννέα διαφορετικούς σχηματισμούς. Επιβεβαίωσαν τα προηγούμενα πειράματά τους και έδειξαν ότι θα μπορούσαν να εντοπίσουν περιοχές του βαρελιού που είχαν τουλάχιστον δύο ελλείπουσες δεσμίδες καυσίμου. Η ομάδα θεωρεί ότι η αύξηση του χρόνου μέτρησης ή η χρήση μεγαλύτερων ανιχνευτών που συλλαμβάνουν περισσότερα μυόνια θα μπορούσε να καταστήσει τη μέθοδο αρκετά ευαίσθητη για να εντοπίσει μια μόνο ελλείπουσα δεσμίδα.

Δύο ανιχνευτές μυονίων γύρω σε βαρέλι αποθήκευσης MC-10. Ο ένας ανιχνευτής είναι 1,2 μέτρα ανυψωμένος σε σχέση με τον άλλο.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Verification of Spent Nuclear Fuel in Sealed Dry Storage Casks via Measurements of Cosmic-Ray Muon Scattering. Physical Review Applied.