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StartseiteForschung aktuellGeisterteilchen als Nuklear-Inspekteure13.03.2008

Geisterteilchen als Nuklear-Inspekteure

Neues Verfahren soll Reaktormissbrauch aufdecken

<strong>Physik. - Eigentlich sollen Kernkraftwerke Energie liefern. Aber sie können auch dazu missbraucht werden, Plutonium auszubrüten – also Sprengstoff für Atombomben. Mit einer neuen Methode wollen US-Forscher solche Nutzung sicher ermitteln - und zwar aus der Distanz.</strong>

Von Frank Grotelüschen

Ob Plutonium in einem Atommeiler produziert wird, zeigt eine Neutrinokamera genau an. (AP)
Ob Plutonium in einem Atommeiler produziert wird, zeigt eine Neutrinokamera genau an. (AP)

Antineutrinos – an sich sind das exotische Elementarpartikel, für die sich allenfalls die Teilchenphysiker interessieren. Denn Antineutrinos sind extrem flüchtige Teilchen, die wie Geister durch die Weltgeschichte huschen und mit dem Rest der Materie nichts zu tun haben wollen. Adam Bernstein aber vom Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien betreibt etwas ganz Handfestes mit den Sonderlingen.

"Antineutrinos werden bei der Kernspaltung in Atomreaktoren erzeugt. Bei jedem Spaltprozess entstehen im Schnitt sechs Antineutrinos. Und weil in einem Reaktor extrem viele Kerne gespalten werden, entstehen Myriaden von Antineutrinos. Nun haben diese Teilchen eine interessante Eigenschaft: Im Gegensatz zur restlichen Strahlung fliegen sie unbeeindruckt durch die meterdicken Betonwände des Reaktors hindurch."

Draußen angelangt reagieren die Antineutrinos praktisch kaum mit Materie. Auch durch den menschlichen Körper fliegen sie durch als wäre er nichts. Aufschnappen lassen sie sich nur mit speziellen Neutrinokameras. Einen solchen Detektor hat das Team von Bernstein nun gebaut.

"Unser Prototyp hat in etwa die Ausmaße eines Gefrierschranks. Im Inneren steckt ein Tank voller Öl. Ab und zu reagiert ein Antineutrino mit dem Öl und löst ein schwaches Leuchten aus, das wir mit Lichtsensoren auffangen. Im Moment arbeiten wir daran, den Detektor auf die Hälfte schrumpfen zu lassen. Dann wäre er kaum größer als ein Küchenherd, nur etwa einen Kubikmeter groß."

Das Prinzip hat Bernstein an einem Meiler in den USA getestet. Dort steht der Detektor 25 Meter vom Reaktorkern entfernt und lauert auf die verräterischen Antineutrinos. Die nämlich können Aufschluss darüber geben, wie viel Plutonium in den Brennstäben steckt. In jedem Reaktor entsteht Plutonium, quasi als Abfallprodukt. Will jemand mit diesem Plutonium Atomwaffen bauen, muss er es regelmäßig aus den Brennstäben entfernen.

"Nach einer Messzeit von vier bis fünf Stunden können wir sagen, ob ein Reaktor läuft oder nicht. Das ist wichtig, weil der Betreiber bei abgeschaltetem Reaktor Zugang zu den Brennstäben hat und Waffenplutonium abzweigen könnte. Läuft unser Detektor einen Tag lang, können wir die Reaktorleistung bis auf acht Prozent genau messen. Und nach einer Woche kennen wir sie bis auf drei Prozent genau."

Dadurch kann der Detektor feststellen, welche Mengen an Plutonium ein Reaktor im Prinzip produzieren kann. Und:

"Unser Detektor lässt außerdem darauf schließen, wie das Verhältnis von Uran und Plutonium in den Brennstäben aussieht. Dadurch kann man herausfinden, wie viel Plutonium gerade im Reaktor steckt."

Und damit soll sich objektiv feststellen lassen, ob ein Reaktor als Plutoniumfabrik missbraucht wird – und damit als nukleare Sprengstoffschmiede. Und wann könnte der neue Detektor zum Einsatz kommen? Nun, sagt Adam Bernstein: Die Technik könnte binnen eines Jahres fertig sein, zu Kosten von unter 100.000 Dollar pro Detektor. Das Problem liegt woanders.

"Das größte Hindernis ist bürokratischer Natur. Die Internationale Atomenergieorganisation in Wien muss das Verfahren erst mal offiziell akzeptieren. Dazu bedarf es aber der Zustimmung ihrer Mitgliedsstaaten. Und die könnte in sechs Monaten erfolgen – oder auch erst in ein paar Jahren."

Was dann auch wahrscheinlich scheint. Denn die Mühlen von Internationalen Organisationen mahlen tendenziell ja eher langsam.

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