Laboratori Nazionali del Sud

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INFN-E DMNR

Presso INFN-LNS è stato sviluppato un prototipo del sistema DMNR, per il monitoraggio online in tempo reale dei depositi di scorie radioattive, che consiste di una schiera di sensori di radiazione (gamma e neutroni) da posizionare tutto attorno ai fusti di rifiuti (radwaste). Per permetterne un utilizzo massiccio tali rivelatori sono piccoli, poco costosi, robusti, di semplice utilizzo, affidabili. L’idea di base era di utilizzare materiali e proprietà ben noti, ad evitare tecnologie troppo sofisticate che avrebbero implicato componenti tanto delicati quanto costosi.

Dal punto di vista del monitoraggio è necessario distinguere due categorie principali di radwaste, oltre che per la loro attività, a seconda dell’origine dei rifiuti. Il radwaste direttamente proveniente dal combustibile nucleare, già ricondizionato o meno, è previsto emettere neutroni, mentre altro radwaste emette praticamente soltanto radiazione gamma (la radiazione beta ed alfa è arrestata all’interno del materiale stesso, a meno che i rifiuti non vengano dispersi nell’ambiente). Ciò implica che per il monitoraggio del radwaste bisogna concentrarsi principalmente su rivelatori per gamma e per neutroni.

Per quanto concerne la rivelazione dei gamma, esiste sul mercato una notevole varietà di dispositivi e tecniche, e un rivelatore ha tipicamente un costo medio-alto, dunque non particolarmente adatto ad un monitoraggio granulare. Sfruttando invece i recenti sviluppi dei fotomoltiplicatori al silicio (SiPM), unitamente alle fibre ottiche scintillanti in plastica, abbiamo sviluppato un nuovo tipo di contatore gamma adatto allo scopo. A ciascuna estremità la fibra scintillante è accoppiata otticamente ad un SiPM, la cui sensibilità al singolo fotone unitamente alla richiesta di coincidenza destra-sinistra, consente di raggiungere una ragionevole sensibilità alla radiazione gamma sebbene si utilizzi fibra da appena 1 mm di diametro.

Per quanto riguarda i neutroni, c’è una necessità a livello internazionale di rimpiazzare i rivelatori basati sul 3He, che ha dato luogo ad una vasta attività di ricerca e sviluppo su nuove tecnologie e metodi.  La nostra scelta si è concentrata su rivelatori a stato solido al silicio, ampiamente disponibili sul mercato, accoppiati a strati sottili di convertitori di neutroni contenenti 6Li. Abbiamo dimostrato la fattibilità di questa tecnica, dimostrando inoltre che la sua efficienza di rivelazione è ragionevolmente elevata e che la discriminazione gamma/neutrone è confrontabile acon quella dei tubi a 3He.

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