AntiMatter OTech

AntiMatter-OTech (auch als AM-OTech bekannt) ist ein Projekt zur Erforschung neuartiger Instrumente für die Nuklearindustrie, bei dem zum ersten Mal Antineutrinos als direkte Sonde für die Funktionsweise industrieller Kernreaktoren eingesetzt werden. Das Projekt begann am 1. Dezember 2022 und wird von einer Gruppe europäischer akademischer Einrichtungen in Frankreich (CNRS: IJCLab, Subatech), Deutschland (JGU-Mainz), Spanien (CIEMAT) und dem Vereinigten Königreich (University of Sussex) zusammen mit unserem Industriepartner (EDF) geleitet und von der EU (EIC) und dem Vereinigten Königreich (UKRI) mitfinanziert.

Es ist bekannt, dass Antineutrinos ein direkter Indikator für die Kernspaltung in Kernreaktoren sind. Dieses Wissen stammt aus den 1950er Jahren, als das Neutrino entdeckt wurde und Kernreaktoren als Quelle dienten. Seitdem wurden Antineutrinos aus Reaktoren dank ihres hohen und kontrollierten Flusses für wichtige Entdeckungen in der physikalischen Grundlagenforschung genutzt.

Das Projekt AM-OTech zielt darauf ab, das heutige Paradigma umzukehren, so dass die Reaktor-Antineutrinos aus der Kernspaltung als direktes und nicht-intrusives Instrument der industriellen Reaktordiagnose eingesetzt werden können. Dies bedeutet, dass AM-OTech-Instrumente in der Lage sein werden, ergänzende Informationen über den momentanen Zustand eines laufenden oder abgeschalteten Kernreaktors zu liefern. Die Technologie könnte auch leistungsfähig genug sein, um Diagnosen für Szenarien mit Reaktorschäden wie in Fukushima Daiichi (Japan) zu liefern, wenn Informationen mit anderen Mitteln nicht erhältlich sind. Generell sollen die AM-OTech  die bestehenden thermonuklearen Informationen ergänzen, die heute für die Diagnose von Kernreaktoren verwendet werden. Ziel ist es zusätzliche Information und deren Korrelationen zu anderen Messungen bereitzustellen, um die Diagnose, den Betrieb und sogar die Sicherheit der heutigen Reaktoren zu verbessern. Über Kernreaktoren hinaus könnte mit der gleichen Technologie auch die ferngesteuerte und nicht-intrusive Überwachung anderer kerntechnischer Anlagen möglich sein.

Das AM-OTech-Instrumentarium stützt sich auf eine neue Generation von Antineutrino-Detektoren, die auf der neuartige LiquidO-Detektortechnologie beruht. Sie wurden von AM-OTech Mitgliedern entwickelt und benutzt nicht-transparente Szintillatoren, mit der die Antineutrino-Nachweisqualität deutlich zu verbessern. Die Hauptstrategie ist die detaillierte Vermessung und darauffolgende Identifizierung der Antimaterie (Positron; e+), die bei jeder Antineutrino-Wechselwirkung im Detektor erzeugt wird. Diese einzigartige Eigenschaft – mit der heutigen Technologie unerreichbar – könnte es erstmals ermöglichen, den Effekt des Hintergrunds fast vollständig zu eliminieren. Diese einzigartige Fähigkeit gibt dem Projekt seinen Namen. Mit AM-OTech soll sowohl die Leistungsfähigkeit der neuartigen Technologie als auch ihre Eignung zur Überwachung von Kernreaktoren demonstriert werden. Die beiden N4-Druckwasserraktoren von Chooz befinden sich nahe der französisch-belgischen Grenze, und gehören zu den leistungsstärksten Reaktoren der Welt. Der Standort ist bekannt als Europas bedeutendster Standort für die Grundlagenforschung mit Reaktorneutrinos und kann auf eine lange und erfolgreiche Geschichte zurückblicken (CHOOZ in den 1990er und DoubleChooz 2005-2023).

Kontakte für AM-OTech

  • IJCLab (CNRS / Université Paris Saclay; Orsay, France) — Anatael Cabrera*
  • CIEMAT (Madrid, Spain) — Carmen Palomares
  • EDF (DPNT Lyon/Chooz, France) — Pierre Vieu
  • Johannes Gutenberg-Universität (Mainz, Germany) — Alfons Weber
  • Subatech (CNRS / Nantes Université; Nantes, France) — Frederic Yermia
  • University of Sussex (Brighton, UK) — Jeff Hartnell

* Projektkoordinator.