Magyar Tudomnyos Akadmia Izotpkutat Intzet Illeglis nukleris tevkenysgek

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Illegális nukleáris tevékenységek felderítését célzó kutatások Mácsik Zsuzsanna MTA Izotópkutató Intézet, Sugárbiztonság Osztály ICP-MS laboratórium macsik@iki. kfki. hu IKI Szeminárium Budapest, 2010. június 2.

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Tartalom n Nukleáris biztosítéki rendszer n Atomsorompó-szerződés n Hagyományos biztosítéki rendszer n Megerősített biztosítéki rendszer n Analitikai módszerek n A nukleáris biztosítéki rendszerhez kapcsolódó kutatások n n Dörzsminták tömb-analízise Radioaktív részecskék vizsgálata

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Atomsorompó-szerződés NWS: Nuclear weapon state NNWS: Non-nuclear weapon state Moszkva, 1968. július 1. Aláírási ceremónia Liewellyn E. Thompson (amerikai nagykövet) - bal Andrei A. Gromyko (szovjet külügyminiszter) - jobb

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Hagyományos biztosítéki rendszer n Cél n Alapkoncepció n Igazolni, hogy a biztosítéki n Szignifikáns egyezmény hatálya alá mennyiség (SQ) tartozó nukleáris anyagot nem n Időtényező irányítottak át nukleáris n Valószínűség fegyverekhez. SQ [kg] Időtényező Valószínűség LEU HEU Pu Th 233 U 75 25 8 20 000 8 1 év 1 hónap A téves riasztás valószínűsége 5% alatt legyen.

Eszközök Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet n Nukleáris anyag nyilvántartási rendszer n Létesítményi adatok n Nukleáris anyag leltár n Jelentés a NAÜ felé n Körülhatárolás és felügyelet (Containment and Surveillance) n Körülhatárolás n n n Anyagmérlegkörzet Mérési kulcspontok Felügyelet n n Folyamatos megfigyelés Plombák (Seals)

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Eszközök n Ellenőrzés n Vizuális megfigyelés n Nukleáris anyag tételes megszámlálása n Nyilvántartások vizsgálata n Plombák, optikai megfigyelő eszközök elhelyezése n Környezeti és nukleáris anyag minták gyűjtése n Roncsolásmentes vizsgálatok n Egyéb n Új létesítmények terveinek ellenőrzése

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet A hagyományos biztosítéki rendszer hiányossága Az ügynökség csak bejelentett nukleáris létesítmények területén folyó bejelentett nukleáris tevékenységeket, illetve bejelentett nukleáris anyagokat vizsgálhat. A jelentések helyességét tudják csak igazolni.

n Kiegészítő jegyzőkönyv (1997. ) Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Megerősített biztosítéki rendszer n Cél: A bejelentett létesítmények területén folyó nem bejelentett tevékenységek, illetve az adott ország területén bárhol folyó, nukleáris fegyver létrehozását célzó esetleges eltitkolt nukleáris tevékenység felderítése.

A Kiegészítő jegyzőkönyv által hozott változások n n Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet n Információ szolgáltatás bővítése n n Minden nukleáris alapüzemanyagról A Kiegészítő jegyzőkönyvben szereplő létesítmény telephelyének valamennyi épületéről Minden nukleáris üzemanyagciklussal összefüggő, K+F tevékenységről A nukleáris üzemanyagciklussal kapcsolatos 10 éves fejlesztési tervekről n Szélesebb körű hozzáférés n Az ellenőrzések bejelentési kötelezettségének változása n Ellenőrzések változása n n n Nagyterületű környezeti mintavétel Műholdas megfigyelés Nyílt forrású információk (Internet, publikációk, …)

n A megerősített biztosítéki intézkedések lehetővé Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet A változtatások eredménye teszik: annak igazolását, hogy az adott országban nem folytatnak eltitkolt nukleáris tevékenységet és nincs be nem jelentett nukleáris anyag. n a NAÜ-nek szolgáltatott információk helyességének és teljességének igazolását. n

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Környezeti és nukleáris minták elemzése n Safeguards Analytical Laboratories (SAL) n Szűrővizsgálatok n n n Gammaspektrometria Röntgen-fluoreszcens spektrometria, TXRF Analitikai vizsgálatok n n Tömbanalízis: TIMS, ICP-MS, Alfaspektrometria Részecske-analízis: SIMS, SEM n Network of Analytical Laboratories (NWAL)

A nukleáris biztosítéki rendszerhez kapcsolódó kutatások Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet n Tömb-analitikai módszerfejlesztések dörzsminták aktinidatartalmának meghatározásához n n Módszer dörzsmintákban található aktinidák (Th, U, Pu és Am) együttes meghatározására alfaspektrometriával A NAÜ Tiszta Laboratóriumában alkalmazott módszer módosítása: 238 Pu meghatározása n Részecske-analitikai módszer fejlesztése dörzsmintákból származó radioaktív részecskék U- és Pu-izotóparányának meghatározására

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Dörzsmintákban található aktinidák együttes meghatározására szolgáló módszer n Cél: n Nukleáris biztosítéki célból vett dörzsminták elemzése. n A módszer: n Extrakciós kromatográfia n Adaptált módszer: baleseti helyzetekben alkalmazható, gyors módszer talaj- és üledékminták aktinidatartalmának meghatározására.

Dörzsmintákban található aktinidák együttes meghatározására szolgáló módszer - Mikrohullámú feltárás - Hamvasztás Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Feltárás Nyomjelzés 243 Am, 242 Pu, 232 U Oxidációs állapot beállítása Mohr-só, Na. NO 2 Extrakciós kromatográfia TRU Am-frakció Pu-frakció Th-frakció U-frakció α-forrás

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Dörzsmintákban található aktinidák együttes meghatározására szolgáló módszer n Vakminták n Radioaktív nyomjelzővel jelzett tiszta dörzsminták A kimutatási határ meghatározása Th, U, Pu, Am: 1 – 1, 6 m. Bq/minta n Valódi minták n laboratóriumi munkaasztal n tisztított főzőpohár A módszer hatékonyságának meghatározása

Aktivitás [m. Bq/minta] Izotópok Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Dörzsmintákban található aktinidák együttes meghatározására szolgáló módszer Laboratóriumi munkaasztal Főzőpohár 241 Am - 44, 6 ± 1, 8 244 Cm - 26, 3 ± 1, 3 239, 240 Pu - 43, 0 ± 1, 2 238 Pu - 54, 2 ± 1, 4 230 Th 9, 0 ± 1, 6 - 233 U 10, 2 ± 0, 7 - Várható 230 Th 241 Am, 242 Cm, 244 Cm, 233 U 239, 240 Pu, 238 Pu 239 Pu 238 U, 234 U izotópok

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Dörzsmintákban található aktinidák együttes meghatározására szolgáló módszer n További célok: n Az alfaspektrometria és az ICP-MS együttes alkalmazása n A meghatározható aktinidák körének kiterjesztése: Np-elválasztás

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet A NAÜ Tiszta Laboratóriumában alkalmazott módszer módosítása n Cél: n A NAÜ standard módszerének továbbfejlesztése 238 Pu meghatározása alfaspektrometriával n A minták eredete nagyobb pontossággal és biztonsággal meghatározható. n Pu-izotópok meghatározása ICP-MS, TIMS 239 Pu, 240 Pu, 241 Pu, 242 Pu

Feltárás Mintaosztás Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet A NAÜ Tiszta Laboratóriumában alkalmazott módszer módosítása U – mennyiségi U – minőségi Archív Pu – minőségi Pu - mennyiségi U – Pu elválasztás Pu-frakció tisztítása U-frakció tisztítása Izotóparány meghatározás Mennyiségi meghatározás Izotóparány meghatározás α-spektrometria MS

n α-spektrometria Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet A NAÜ Tiszta Laboratóriumában alkalmazott módszer módosítása n ICP-MS, TIMS IPu-238 m. Pu-239 APu-239 IPu-239, 240 m. Pu-240 APu-239, 240

A NAÜ Tiszta Laboratóriumában alkalmazott módszer módosítása Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Modell minták vizsgálata 238 Pu tartalom: - 250 fg (160 m. Bq) - 130 fg (80 m. Bq) Mintaosztás: 1% ICP-MS 99% α-spekt.

A NAÜ Tiszta Laboratóriumában alkalmazott módszer módosítása Izotópok Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Valódi minták vizsgálata Koncentráció [fg/g] [m. Bq/g] 238 Pu 5. 1 ± 6% 3. 2 ± 6% Valódi minták: Mintaosztás: Biztosítéki ellenőrzésből származó vízminták 20% ICP-MS 239 Pu 31883 ± 3% 73 ± 3% 5% α-spekt. 240 Pu 2896 ± 3% 241 Pu 40 ± 3% 154 ± 3% Egy minta mérési eredményei ICP-MS / TIMS 240 Pu/239 Pu 241 Pu/239 Pu 238 Pu/239, 240 Pu 238 Pu/239 Pu 238 Pu/240 Pu ICP-MS / TIMS + α-spektrometria

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Részecske-analitikai módszer fejlesztése n Cél: n Dörzsmintákban található egyedi részecskék vizsgálata, a részecskékben megtalálható U- és Pu-izotópok arányainak meghatározása n n n Pontosabb eredet-meghatározás lehetősége Több emittáló forrás feltárása Rutin tömb-analízis kiegészítése a dörzsminták vizsgálatában

n A módszerfejlesztés még Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Részecske-analitikai módszer fejlesztése folyamatban n A módszer lépései definiáltak n Egyes eljárások kidolgozottak n A kidolgozott eljárások egymással összekapcsolhatók

Részecske-analitikai módszer fejlesztése n Szilárdtest nyomdetektor alkalmazása Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Radioaktív részecskék azonosítása n n Alfanyom-analízis n Megfelelő expozíciós idő megválasztása n Optimális maratási paraméterek beállítása Hasadványnyom-analízis n Első próbálkozások U-tartalmú tesztrészecske Alfanyom Hasadvány-nyom

Részecske-analitikai módszer fejlesztése Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Az azonosított részecskék lokalizálása Elért pontosság [μm] 3 -pontos alg. – lokalizáció 19 ± 15 3 -pontos alg. – relokalizáció 7 ± 6 6 -pontos alg. – lokalizáció 10 ± 7

Részecske-analitikai módszer fejlesztése Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet SEM-s vizsgálatok

Részecske-analitikai módszer fejlesztése Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Tesztrészecske mikromanipulálása M 12982 -4 A részecske elmozdítása A részecske a tűn A részecske „hűlt” helye Monazitszemcse mikromanipulálása M 12979 -1 A tű a részecskén A részecske a tűn A részecske „hűlt” helye

Részecske-analitikai módszer fejlesztése Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Primerköri hűtővízből származó részecske mikromanipulálása 40 TV 0604 -mp 9 részecske az eredeti mintatartón 40 TV 0604 -mp 9 részecske az új mintatartón Optikai mikroszkópos felvétel A tű a részecskéhez közelít A részecske a tűn 40 TV 0604 -mp 9 részecske az új mintatartón Elektronmikroszkópos felvétel

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Részecske-analitikai módszer fejlesztése n További feladatok: n az alfanyom-analízis kiegészítése hasadványnyom-analízissel, n módszer(ek) kidolgozása/adaptálása a részecskék dörzsmintáról való eltávolítására, n módszer kidolgozása a részecskék LA-ICP-MS vizsgálatára, n a teljes módszer tesztelése modell- és valódi mintákon, n a teljes módszer adaptálása dörzsmintákra.

n Dr. Vajda Nóra, Rad. Anal Kft. n Dr. Molnár Zsuzsa és a Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet Köszönetnyilvánítás n n n n n Rad. Anal Kft. minden dolgozója Dr. Taeko Shinonaga, IAEA Dr. David Donohue, IAEA Hülber Erik, Rado. SYS Kft. Bene Balázs, NIST Dr. Széles Éva, MTA IKI, SBO Katona Róbert, MTA IKI, SBO Bartha Hajnal, MTA IKI, SBO Dr. Varga Zsolt, ITU Dr. Bíró Tamás, MTA IKI, SBO n Hargittai Péter, MTA IKI, n n n Sugárhatáskémiai Osztály Prof. Szatmáry Zoltán, BME NTI Dr. Vincze Árpád, OAH Dr. Révay Zsolt, MTA IKI, NKO Dr. Pintér Tamás, Paksi Atomerőmű Zrt. , Radiokémiai Laboratórium Igaz Antal, Carl Zeiss Technika Kft.

Magyar Tudományos Akadémia Izotópkutató Intézet www. iki. kfki. hu Köszönöm a figyelmet!