En forskargrupp led av professor Bo Cederwall vid KTH har utvecklat en ny teknik som mycket snabbt kan upptäcka även små mängder radioaktivitet, exempelvis från plutonium. Målsättningen med forskningsarbetet är att begränsa risken för att radioaktiva ämnen används i terrorsyfte och spridning av kärnvapen.

KTH-forskarna Jana Petrovic, Bo Cederwall och Alf Göök arbetar med tekniken för att upptäcka små mängder av radioaktiva ämnen. Professor Bo Cederwall i mitten. Foto: Biswarup Das.

Ett gram plutonium. Så små mängder av ett radioaktivt ämne kan forskarnas nya teknik upptäcka. Tekniken är döpt till neutron-gamma-emissionstomografi (NGET) eftersom den mäter utsläpp av just neutroner och gammastrålning.

Plutonium används för tillverkning av kärnvapen och är i fokus för det Internationella atomenergiorganet IAEA:s arbete mot spridning av dessa vapen. Plutonium har hög radiotoxicitet och utgör en stor fara för människors liv och hälsa. Det finns därför även ett terrorhot relaterat till spridning av plutonium och liknande ämnen.

– Den nya tekniken är tänkt att användas i säkerhetssystem vid flygplatser, hamnar och transportterminaler för att snabbt upptäcka försök till smuggling av kärnämnen, säger Bo Cederwall, professor i fysik med inriktning mot experimentell och tillämpad kärnfysik. Den ger också nya möjligheter att hantera konsekvenser av kärnkraftsolyckor och för radiologisk miljöövervakning.

Rent praktiskt går kontrollen till så att fordon, fartygscontainrar och farkoster passerar genom en större portal där tekniken sitter monterad. Den kallas radiation portal monitor, RPM. Upptäckten går snabbt, några sekunder, medan den mer exakta lokaliseringen tar lite längre tid.

– På flygplatser kan tekniken integreras i de nuvarande säkerhetsbågar som finns för att upptäcka metallföremål. Tekniken har mycket hög känslighet och kan inom någon sekund upptäcka gram-mängder plutonium beroende på tillämpningen och plutoniets isotopsammansättning. Det krävs lite längre tid att få en riktigt bra bild så att man kan se exakt var plutoniumet finns. Detta kan dock ske helt automatiskt, det krävs ingen manuell skanning såsom sker med dagens system.

Radiologisk miljöövervakning innebär att joniserande strålning, gamma-, beta- och alfastrålning eller neutroner, mäts från radioaktiva ämnen i miljön. En del av dessa finns naturligt medan andra kommer ifrån exempelvis kärnkraftsolyckor. Till exempel radioaktivt cesium-137 finns det fortfarande mycket kvar av i Sverige efter Tjernobylolyckan, nu nästan exakt 35 år senare. Det kan också släppas ut radioaktiva ämnen i miljön från exempelvis medicinsk diagnostik och strålbehandling.

– Vi har ett projekt där vi vill bestycka drönare med den här typen av sensorer för radiologisk miljöövervakning. I samband med exempelvis en kärnkraftsolycka är det extremt viktigt att snabbt kunna kartlägga den radioaktiva kontamineringen i miljön för att skydda befolkningen på bästa möjliga sätt.

Bara i Sverige kommer det med tiden att finnas cirka 13 000 ton använt kärnbränsle om landets nuvarande reaktorer körs sin kvarvarande livstid. Från detta plutonium skulle det i princip kunna gå att tillverka tusentals kärnvapen.

Forskningsarbetet har finansierats av bland andra Strålskyddsmyndigheten och vidareutvecklas för olika tillämpningar med stöd av KTH Innovation och Vinnova.

Förutom radiologisk miljöövervakning och skanning av personer och fordon vid flygplatser kan den nya tekniken även användas till kontroll av kärnavfall. Det är Sveriges skyldighet gentemot IAEA att dokumentera för framtida generationer exakt vad som finns i det slutförvar som håller på att upprättas. Med dagen teknik finns det en relativt stor osäkerhet om den exakta sammansättningen av det utbrända kärnbränslet och forskarna tror att deras teknik kan förbättra möjligheterna till kärnämneskontroll rörande slutförvaret genom att komplettera befintlig teknik.

Forskarnas neutron-gamma-emissionstomografi har en del gemensamt med tekniker som används inom exempelvis medicinsk diagnostik såsom PET-kameraundersökningar.

Filed under: SvenskTeknik