Kann man alle relevanten Isotope im radioaktiven Abfall von Fusionsreaktoren einfach messen?

Ausführliche Antwort

Angesichts der potenziell großen Menge an radioaktiven Abfällen, die während der Lebensdauer eines Fusionsreaktors anfallen, sind zerstörungsfreie Analysenmethoden grundsätzlich zu bevorzugen, da diese einen geringeren Aufwand als zerstörende Verfahren erfordern. Auch aus Sicht des Strahlenschutzes sind die zerstörungsfreien Methoden zu bevorzugen.

Die Radionuklide, die erhebliche Auswirkungen auf die mittel- und langfristige Entsorgung aktivierter Bauteile von Fusionsreaktoren haben, sind u. a.  Mangan-54 (⁵⁴Mn), Eisen-55 (⁵⁵Fe), Nickel-59 (⁵⁹Ni), Cobalt-60 (⁶⁰Co), Zirkonium-93 (⁹³Zr) und Niob-94 (⁹⁴Nb).

Die Isotope Mangan-54 (⁵⁴Mn), Cobalt-60 (⁶⁰Co) und Niob-94 (⁹⁴Nb) sind relativ leicht durch die Gammaspektrometrie nachzuweisen und zu quantifizieren. Jedoch geben die anderen Isotope kaum bis gar keine Gammastrahlung ab. Insbesondere Eisen-55 (⁵⁵Fe) und Nickel-59 (⁵⁹Ni) zerfallen durch Elektroneneinfang und werden traditionell durch zerstörende Charakterisierungstechniken, entweder über Massenspektroskopie oder Flüssigszintillationszählung, unter Ausnutzung der emittierten Auger Elektronen (➚ Auger-Meitner-Effekt) nachgewiesen. Das gleiche gilt auch für den Betastrahler Zirkonium-93 (⁹³Zr) (1).

Die Gammaspektrometrie kann ebenfalls nicht für die Messung von Tritium in Abfällen von Fusionsreaktoren verwendet werden. Die Korrelation von Tritium mit anderen aktivierten Nukliden ist nicht repräsentativ, da Tritium über unterschiedliche Mechanismen in das Material gelangen kann. D.h. hier muss man sehr achtsam ➚ Nuklidvektoren von vergleichbaren Materialien erarbeiten. Dafür können wiederum nur die zerstörenden Methoden angewandt werden (2).

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