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H2020

IMPRINT — Ergebnis in Kürze

Project ID: 696945
Land: Israel
Bereich: Sicherheit, Energie

Unschlagbare nukleare Sicherheit

Seit 1993 wurden über 400 Fälle des Diebstahls von Kernmaterialien erfasst. In allen Fällen waren Insider involviert, die die gestohlenen Materialien abschirmten. Um weitere derartige Diebstähle zu verhindern, entwickelte ein EU-Team einen neuen Myon-Detektor, der es unmöglich macht, radioaktive Stoffe zu verbergen.
Unschlagbare nukleare Sicherheit
Kernbrennstoffe sind sowohl die gefährlichsten als auch am besten kontrollierten Stoffe der Erde. Es besteht daher die Gefahr, dass gestohlenes Kernmaterial in die Hände von Terroristen gelangt.

Besonders besorgniserregend für Europa und andere Regionen sind vor allem „schmutzige Bomben“. Solche Vorrichtungen verwenden herkömmliche Sprengstoffe, um tödliche radioaktive Staubpartikel aufzuwirbeln.

Standardmäßige Sicherheitskontrollen umfassen u. a. die Verwendung von Strahlungsportalmonitoren (radiation portal monitor, RPM) an den Kontrollpunkten von Kernanlagen. Fahrzeuge durchqueren einen feststehenden Rahmen, auf dem verschiedene Arten von passiven Strahlungsdetektoren montiert sind. RPM können jedoch Materialien, die von dichten Metallen abgeschirmt werden, nicht erkennen.

Um ähnlichen Diebstählen vorzubeugen, hat das EU-finanzierte Projekt IMPRINT neue Technologien entwickelt, mit denen es nun möglich ist, abgeschirmte radioaktive Materialien nachzuweisen. Die neuen Scanner wurden konzipiert, um die Schwächen bestehender RPM- und Röntgentechnologien zu ergänzen.

Neben dem Detektor selbst entwarf IMPRINT zudem Algorithmen und Software, um Bilder anhand der Scannerdaten erzeugen zu können. Weitere Projektphasen beinhalteten Feldtests und Vorbereitungen für die Vermarktung.

Myon-Detektoren

Die Schlüsseltechnologie des Projekts befasst sich mit der Erkennung von Myonen. Myonen sind fundamentale subatomare hochenergetische geladene Teilchen, die in der oberen Atmosphäre entstehen. Sie ähneln im Allgemeinen Elektronen, außer dass sie viel schwerer sind und eine hohe Energie aufweisen.

Ein weiterer entscheidender Unterschied ist die Fähigkeit der Myonen, in Materie einzudringen. „Sie haben die höchste bekannte Durchdringungskraft von allen geladenen Teilchen auf der ganzen Erde“, so IMPRINT-Projektleiter David Yaish.

Die Grundidee hinter dem IMPRINT-Scanner ist, dass Myonen über jedes dichte Ladungsmaterial eindringen können, einschließlich versteckter abgeschirmter Kernmaterialien. Myonen können in diesem Sinne nicht abgeschirmt werden.

Die Praxis

Das Scanner-System von IMPRINT basiert auf einem Satz von sechs Mosaik-Detektoren. Zwei Schichten von Detektoren werden über und zwei weitere unterirdisch unterhalb des Zielobjekts angebracht. Diese vier Detektoren erfassen die Positionen der Myonen, d. h. den Eintritts- und Austrittswinkel. Zwei zusätzliche Schichten von Detektoren messen den Impuls eines jeden austretenden Myons.

Mit Hilfe der von den Detektoren gesammelten Daten erzeugen die Algorithmen des Projekts eine 3D-Karte der Materialdichten im Inneren eines Fahrzeugs oder Containers, um so die versteckten radioaktiven Materialien zu ermitteln.

In der Praxis soll dieses Myonen-Nachweissystem als ein Glied der Sicherheitskette zusammen mit anderen Scannern eingesetzt werden. „Ein RPM oder Röntgenscanner wird als primäres und das Myonen-basierte System als sekundäres Kontrollsystem eingesetzt, um Kern- und Abschirmungsmaterialien sowie andere Schmuggelware wie Sprengstoffe, Waffen und verbotene Gegenstände zu erkennen“, erklärt Yaish.

Alle Fahrzeuge, die die primären Scanner als verdächtig einstufen, werden anschließend vom Myonen-System durchleuchtet. Es wäre nicht besonders kosteneffizient, den Myonennachweis bei jedem einzelnen Fahrzeug anzuwenden.

Die Myonennachweis-Algorithmen des Projekts nutzen die Daten des primären Röntgenscanners, um die Erkennungsleistung zu verbessern, und sind dabei wesentlich kostengünstiger als eigenständige Systeme.

Dank des neuen Myonen-Nachweissystems von IMPRINT werden Europas Kernanlagen in Zukunft sicherer sein.

Schlüsselwörter

IMPRINT, Myon, nuklear, Myonennachweis, Kernmaterialien, radioaktiv
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