Entwicklung einer quantitativen Methode zur Kernmaterialverifikation - "DeepCore"

Abstract

Im Projekt DeepCore wurde eine quantitative Methode zur nichtinvasiven Kernmaterialverifikation in Forschungsreaktoren entwickelt und am Ausbildungskernreaktor AKR-2 der TU Dresden validiert. Die Methode basiert auf der Feynman-alpha/Rossi-alpha-Technik mit Kovarianz-Verfahren (Covariance-to-Mean) und ermöglicht präzise Aussagen über die Spaltzonenkonfiguration ohne Demontage. Kern der Entwicklung sind hocheffiziente He-3-Duo-Detektoren (GBS GmbH), die eine Fehlerreduktion um eine Größenordnung gegenüber Standarddetektoren erreichen. Ein innovativer Bootstrap-Algorithmus mit Batching-Verfahren gewährleistet statistisch korrekte Fehlerabschätzung bei 60-fach reduziertem Rechenaufwand. Die Methode wurde erfolgreich auf Protonen-Rückstoß-Detektoren (Stilben) für schnelle Neutronenmessungen erweitert. Monte-Carlo-Simulationen (MCNP, SERPENT) verifizierten das Verfahren. Umfangreiche Messkampagnen am AKR-2 demonstrieren die Sensitivität gegenüber Konfigurationsänderungen in der Spaltzonenumgebung und bestätigen die Eignung für Safeguards-Anwendungen. Die entwickelten Systeme kombinieren moderne FPGA-basierte Datenerfassung mit statistisch robusten Auswertealgorithmen. Die Projektergebnisse tragen zur nuklearen Sicherheit und Nonproliferation bei, stärken die technologische Souveränität Deutschlands in der Reaktormesstechnik und sind in die Ausbildung zukünftiger Reaktorphysiker integriert. Ein Folgeprojekt zur Produktreife des neuen Messverfahrens und KI-Integration für verbesserte Pulsformdiskriminierung ist vorgesehen.