Nyt NRL-instrument forbedrer evnen til at måle nukleare materialer

Forskere med U.S.Naval Research Laboratory (NRL) designede og byggede et instrument kaldet NAUTILUS til at levere nye målekapaciteter i modsætning til dem, der findes på andre laboratorier til måling af atomkraft, kosmo/geo-kemisk, og elektroniske materialer.

I slutningen af ​​sidste år, NRL deltog i en international round-robin øvelse, kaldet Nuclear Signatures Inter-laboratory Measurement Evaluation Program (NUSIMEP-9), sponsoreret af Europa-Kommissionen (Nuclear Safety and Security Division) til at måle mikroskopiske partikelprøver med "ukendte" uranisotopforhold.

"NRL modtog for nylig den endelige rapport fra den internationale round-robin-øvelse og fandt ud af, at laboratoriet klarede sig ret godt, korrekt identifikation af alle de "ukendte" isotopsammensætninger, " sagde David Willingham, en forskningskemiker og leder af sektionen Accelerator Mass Spectrometry. "I dette tilfælde, NRL brugte et globalt unikt massespektrometer kaldet NAUTILUS til at udføre disse målinger, som en del af Accelerator Mass Spectrometry Sections deltagelse i NUSIMEP-9 prøveanalyseøvelsen."

NUSIMEP-9 testprøverne blev forberedt til at efterligne miljøprøvetagning/nuklear sikkerhedskontrol-missioner, som dem, der udføres af Det Internationale Atomenergiagentur (IAEA). Øvelsen blev udført for IAEA's Network of Analytical Laboratories (NWAL), hvoraf NRL ikke er medlem; imidlertid, NRL samarbejder med laboratorierne for at udvikle bedre uran-bærende partikelanalyser.

IAEA er ansvarlig for at afskrække spredning af atomvåben ved tidligt at opdage misbrug af nukleart materiale eller teknologi, og ved at give troværdige forsikringer om, at stater opfylder deres beskyttelsesforpligtelser. Analysen af ​​prøver af nukleart materiale og miljøprøver taget af IAEA-inspektører er en væsentlig del af denne forpligtelse.

22 andre laboratorier var involveret, hvoraf mange udfører disse typer målinger som deres kerneopgave (f.eks. IAEA) med deres instrumenter dedikeret udelukkende til disse typer målinger.

"NAUTILUS er meget mere fleksibel end denne enkelte type måling - vi bruger den til at analysere en bred vifte af materialesammensætninger, herunder nukleare, elektronisk, og udenjordiske materialer, " sagde Evan Groopman, en forskningsfysiker. "Vi er glade for resultaterne af denne øvelse, fordi den viser, at vores kommende gruppe både kan bygge et nyt instrument til flåden og anvende det på en bred vifte af problemer, yder lige så godt eller bedre end laboratorier, der udelukkende udfører en enkelt type analyse ved hjælp af kommerciel instrumentering."

Et nøgleelement i sikkerhedskontrolsystemet er IAEA's inspektørers fysiske inspektion af nukleare anlæg. Stater erklærer i betydelig teknisk detalje de typer og mængder af nukleart materiale, de besidder. Blandt andre verifikationsforanstaltninger, IAEA-inspektører kan tage prøver af nukleart materiale fra forskellige punkter i det nukleare brændselskredsløb og indsamle miljøprøver ved at skubbe overflader på forskellige steder under udførelsen af ​​en verifikationsaktivitet.

Disse prøver, som kan være fast, væske, eller gasform, er derefter underlagt sofistikeret analyse af IAEA -forskere. Forskerne fokuserer på den isotopiske sammensætning af uran og plutonium indeholdt i prøverne, uvidende om, hvilket land de er hentet fra. Analyseresultaterne er et stærkt værktøj til at understøtte konklusioner om rigtigheden og fuldstændigheden af ​​staternes nukleare materialedeklarationer og hjælper med at informere IAEA's vurdering af, om en stat overholder sine sikkerhedskontrolforpligtelser.

Ved udførelsen af ​​dette arbejde, IAEAs laboratorier koordinerer og samarbejder med et bredere netværk af analytiske laboratorier (NWAL), omfattende yderligere 18 laboratorier i ni forskellige IAEA -medlemsstater. Miljøprøvelaboratoriet i Seibersdorf, Østrig modtager og screener alle swipe-prøver, men deler derefter den analytiske arbejdsbyrde med sine NWAL-partnere.