Institutionen för fysik och astronomi

Oövervakad gammaemissionstomografi av använt kärnbränsle

Detektion av gammastrålning kan användas för att avbilda fördelningen av gammastrålande material inuti ett förslutet bränsleelement. Den här metoden används för att verifiera att kärnbränsle är orört, och tillämpas bland annat inom projektet Avancerad diagnostik av kärnbränsle.

UGET-projektet (Unattended Gamma Emission Tomography) är en del av medlemsstaternas stödprogram för det internationella atomenergiorganet, IAEA. Projektet ska bedöma hur bra metoden med passiv gammaemissionstomografi fungerar för tillämpningar inom kärnämneskontroll. Första steget är en modellstudie som inkluderar svårare fall av designvarianter för kärnbränsle och instrumentering som inte tagits med i tidigare studier.

Prototyper för sådan tomografiutrustning för praktiskt bruk kan tillverkas och testas i nästa fas av projektet. Förutsättningarna för att det ska bli en fas två är att den pågående studie först visar sig ger starka argument för att en korrekt utformad GET-apparat kan ge en ny praktiskt användbar metod för detektion av så kallade partiella defekter (där någon del av ett bränsleelement saknas eller har bytts ut), och om total kostnad för hela livscykeln blir ekonomiskt fördelaktig.

Principen för gammatomografi. Placeringen av detektorn på olika platser runt bränslet.
Principen för gammatomografi.

Principen för gammatomografi.

Tvärsnitt av bränsleelement.
Tvärsnitt av bränsleelement. Till höger en bild rekonstruerad från mätningarna.

Informationen från de olika projektionerna av gammastrålningen använts som startvärden för en rekonstruktionsalgoritm, som beräknar fördelningen av strålningskällorna som ger upphov till de uppmätta intensiteterna.
(Vänster: Tvärsnitt av bränsleelement. Höger: Rekonstruerad bild.)

Publikationer i urval

Jansson P, Jacobsson Svärd S, Grape S.
Gamma emission tomography of nuclear fuel : Objectives and status of the IAEA UGET project.
Strålsäkerhetsmyndighetens forskningsdagar; 24-25 oktober; Stockholm. 2013. Presentation slides (pdf).

Fotografi med GET-apparat på botten av en reaktorbassäng vid Forsmark 2.
Tidigare GET-mätningar i reaktorbassäng vid Forsmark 2.