Antineutrinos für Rüstungskontrolle

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Große Mengen an radioaktiven Abfällen sind in den letzten Jahrzehnten bei der Anwendung der Kernenergie entstanden. Die Abfälle enthalten signifikante Mengen von Plutonium, einem Material das zum Bau nuklearer Waffen verwendet werden kann, sodass die Abfälle neben der hohe Toxizität auch und ein Proliferationsrisiko darstellen.

Die dominierenden Quellen der Radioaktivität des Abfalls stammt von langlebigen Beta-Strahlern wie 90Sr und 137Cs. Diese Beta-Strahler emittieren Antineutrinos, Elementarteilchen die kaum mit Materie interagieren und daher auch mit großem Materialaufwand nicht abgeschirmt werden können. Diese Eigenschaft der Neutrinos ermöglicht es potentiell radioaktiven Abfall auch durch Wände oder große Gesteinsschichten zu überwachen, erschwert allerdings auch deren Detektion.

Das Projekt erforscht ob eine Detektion der emittierten Antineutrinos radioaktiven Abfalls für zukünftige Safeguarding-Zwecke genutzt werden kann. Die Messung des Antineutrinoflusses könnte eine wichtige Methode für die Überwachung von Endlagern für radioaktive Abfälle sein.

Wir untersuchen die Anwendung von zwei Detektionsmethoden für Antineutrinos: Flüssig-Argon- und organisch-flüssige Zeit-Projektionskammern. Sie könnten eine beispiellose Präzision bei der Rekonstruktion von Antineutrino-Interaktionen und deren Einfallsrichtungen bieten und hätten eine bemerkenswerte Raumauflösung, die zum Herausfiltern von Hintergrundereignissen erforderlich ist. Diese Technologien werden derzeit von der Neutrinophysik-Community vorgeschlagen, entwickelt und validiert.