186094. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy radioaktivitású, víz alatt edénybe zárt tárgyak (pl. besugárzott atomreaktor fűtőelem kötegek) egyértelmű azonosítására és/vagy az edény sértetlenségének megállapítására
1 186 094 2 A találmány tárgya eljárás nagy radioaktivitású, víz alatt elhelyezett edénybe zárt tárgyak, pl. sugárforrásoknak vagy atomreaktorok besugárzott fűtőelem kötegeinek egyértelmű azonosítására és/vagy integritásuk (sértetlenségük, bontatlanságuk) megállapítására, a felületi topográfiai jegyek in situ optikai megfigyelése, leképezése és a különböző időben készített képek összehasonlítása alapján. Az egyértelmű azonosítást ilyen esetekben az gátolja, hogy a nagy radioaktivitás miatt az edénybe zárt tárgyak megközelítése egészségvédelmi okból nem lehetséges, a közbeiktatott árnyékolás, pl. ólom, beton vagy vízvédelem a hozzáférést és a rálátást megnehezíti. Az azonosítás és az integritás megállapítása elsősorban azt a célt szolgálja, hogy a nemzetközi atomsorompó szerződés teljesítése keretében meggyőződhessünk arról, hogy az edénybe zárt - tárgy - nukleáris anyag-leltár helyes-e, vagyis, hogy az abban szereplő tételek valóban megvannak-e és nem lettek-e megbontva. Alkalmazási területe valamennyi atomerőmű, kutató és oktató reaktor, nukleáris kritikus rendszer és önálló nukleáris üzemanyag tároló. A más nagy radioaktivitású sugárforrások (pl. ipari és orvosi MCo (kobalt) és l37Cs (cézium) sugárforrások) azonosítása és sértetlenségének ellenőrzése elsősorban technológiai és biztonsági szempontból indokolt, ezek ipari, mezőgazdasági és orvosi gamma besugárzókként kerülnek alkalmazásra. Mint ismeretes, a találmány tárgyában említett fűtőelem kötegek, egyes sugárforrások, nukleáris (hasadó) anyagot tartalmaznak, mely nemzetközi ellenőrzése az ENSZ égisze alatt kötött ún. atoinsorompószerződés keretében valósul meg. Ennek lényeges előirásai közé tartozik, hogy a szerződéshez csatlakozott, atomfegyverrel nem rendelkező államok vállalják, hogy területükön, ill. jogfennhatóságuk alatt lévő intézmények semmilyen nukleáris anyagot nem használnak fel nukleáris fegyverek vagy más nukleáris robbanószerkezetek előállítására - vagy más ismeretlen célra, Ezen vállalás ellenőrizhetővé tétele érdekében a kérdéses államok vállalták továbbá, hogy ún. biztosítéki egyezményeket kötnek a Nemzetközi Atomenergia Ügynökséggel, a továbbiakban NAÜ. A NAÜ a kérdéses országoktól kapott jelentések vizsgálata és összevetése alapján, valamint a csatlakozott országok nukleáris létesítményeiben végzett helyszíni ellenőrzések alapján igazolja a szerződésben vállalt kötelezettségek betartását. Mind a vállalás, mind betartásának ellenőrzése szorosan kapcsolódik a nukleáris anyagok forgalmához, mely lehet urán, tórium, vagy plutónium. Mivel a nukleáris fegyverek előállítására felhasználható anyagok fajtái pontosan adottak, a helyszíni ellenőrzések feladata többrétű:- Okmányrevízió és különféle forrásokból származó adatok összevetéséből meghatározni, milyen mennyiségű és jellegű nukleáris anyagnak kellene az adott helyen lennie.- Közvetlen mérésekkel, az előbbi kifejezést a legtágabb értelemben használva, meg kell győződniök, hogy a kérdéses anyagok valóban meg is vannak. Annak megállapítása, hogy az adott he-' lyen a nyilvántartásokban szereplő anyagok nincsenek jelen, mivel ez a tény illegális, titkos és valószínűleg az atomsorompó-szerződés rendelkezéseivel ellentétes nukleáris anyagkészlet meglétére utalna. A nukleáris anyag mennyiségeinek meghatározása történhet közvetlen mérések útján, tehát súlyméréssel, mintavétellel, vegyi és egyéb kvantitatív elemzéssel és ezt követő számítások útján. Ez az út általában eléggé bonyolult, nehézkes, soklépcsős és erősen sugárzó anyag esetében csak különleges berendezések használatával valósítható meg. Sajnos, bontott (pl. por, folyadék vagy szemcsehalmaz) anyag esetén ez az egyedül járható út. Más a helyzet, amikor a nukleáris anyag félkészre vagy teljesen készre gyártott - edénybe zárt tárgyak - formában jelenik meg. A vizsgálandó, edénybe zárt nukleáris anyagokat - tárgyakat - mintavétel céljából a helyszínen általában nem lehet felbontani, de ezen túlmenően is, már a súlymérés is kevéssé használható adatokat szolgáltat, hiszen a csomagolást képező tárasúlyt közvetlenül nem lehet megállapítani. Léteznek más roncsolásmentes mérési módszerek is, pl. gammaspektrometria, neutronszámlálás, a Cserenkov sugárzás mérése, ezek közös tulajdonsága azonban, hogy alkalmazásuk erősen korlátozott, az egyedi méréshez szükséges idő arányos a megkívánt pontossággal, amelyek egyébként is nem elégségesek ahhoz, hogy nagyobb anyagforgalom esetén a méréses módszereket ne lehessen kijátszani azzal, hogy az anyago(ka)t apránként vonjuk ki az ellenőrzött anyag(ok) köréből. Mind a megbízhatóság, mind pedig a szükséges ráfordítások szemszögéből az egyedileg azonosítható legyártott tárgyak esetén sokkal kedvezőbb az olyan eljárás, amellyel egy adott időpontban közvetlenül meghatározhatjuk a tárgy anyagtartalmát, a továbbiakban pedig mindenkor csak annak megállapítására szorítkozunk, hogy a kérdéses tárgy olyan értelemben azonos régebbi önmagával, hogy az edény - külső borítóján - felszínén keresztül (sem befelé, sem kifelé) nem történt anyagmozgás. Ha az enyhén dúsított uránból készült fűtőelemben egy atomreaktorban történő használata során plutónium keletkezik, akkor a nemzetközi ellenőrzés szemszögéből mindaddig, amíg a plutónium a kérdéses fűtőelemből nincs kivonva és maga a fütő elem is az edényben megvan, a konkrét mennyiség ismerete kevésbé fontos, mint annak bizonyíthatósága, hogy a kérdéses fűtőelem továbbra is bontatlanul, sértetlenül, beavatkozás nélkül megvan. Hasonló szükségletek adódnak a nukleáris technika más területein is, ahol az edénybe zárt neutronforrások tényleges plutóniumtartalmát kevésbé fontos ismerni, mint azt, hogy a neutronforrás azonos régebbi önmagával, valamint az edény burkolatának, felületének sértetlensége továbbra is fennáll. Mindkét eset tekintetében döntő fontosságú szerepet játszik a kérdéses tárgy felületének - topográfiájának - pontos ismerete, tehát a felület régebbi állapota, valamint a létrejött új állapota közötti különbség meghatározása. A NAÜ, mint az ellenőrzésben igen érdekelt szervezet, többirányú kutatást is támogatott e témakörben. Ennek eredményeként olyan vizsgálati módszerek merültek fel, mint pl különböző sürűsé-5 10 15 20 25 3C 35 40 45 50 55 60 65 2
