Gammaspektrometrisk analys av plutonium : isotopsammansättning och ålder

Isotopsammansättning av plutonium kan mätas antingen med masspektrometri eller med gammaspektrometri. Masspektrometri erbjuder flera storleksordningar högre känslighet än vad gammaspektrometri gör, men kan vara problematisk att utnyttja i fält. Masspektrometri förutsätter också, till viss del, kemisk separation. Med gammaspektrometri kan däremot mätningar göras på plats. Den stora begränsningen med gammaspektrometri är dock känsligheten p.g.a. låga fotonutbyten för alla plutoniumisotoper. Denna rapport beskriver en metodik för att bestämma isotopsammansättning och ålder på plutonium med gammaspektrometri. Dessa mätningar har jämförts med analyser gjorda med ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) och visar på tillfredsställande överensstämmelser, dels mellan metoderna, dels med referensvärden. Metodiken för gammaspektrometrisk analys ger fullt acceptabel noggrannhet och precision för att man skall kunna göra riskbedömningar vid exempelvis beslag av illegalt hanterat material. Med Monte Carlo-teknik har möjligheten att uppskatta mängden plutonium med gammaspektrometri utretts. För en källa bestående av plutoniumdioxid med densitet 11.4 g/cm3 så är det möjligt att se skillnader i effektiviteten för de testade detektorerna upp till ca. 100 g, d.v.s. den största mängd PuO2 som går att massbestämma från effektivitetskurvans form är ca. 100 g. För en plutoniumsfär med densitet 19.8 g/cm3 blir motsvarande massa i storleksordningen 1 g.