Transparente Simulationen für nukleare Verifikationsaufgaben

Transparente Simulationen für nukleare Verifikationsaufgaben

Projektbeteiligte

Name Raum Tel. E-Mail

S4|14-2950

Projektbeschreibung

Für die Entwicklung und Anwendung vieler Verifikationstechnologien im Bereich der nuklearen Abrüstung und Nichtverbreitung ist es oft notwendig, aufwendige Simulationen durchzuführen. Diese Simulationen werden häufig mit komplexen Computer Codes berechnet. Neben der Komplexität der Codes gibt es oft auch Zugangsbarrieren zur Nutzung der jeweiligen Software (z.B. Export-Richtlinien oder hohe Kosten für den Quellcode der Software). Größere Transparenz für Aufgaben in Abrüstung und Nichtverbreitung könnte erreicht werden, falls Simulationscodes zwei zentrale Anforderungen erfüllen:

  • freier Zugang zur Software (für alle bzw. alle Stakeholder im jeweiligen Prozess)
  • freier Zugang zum Quellcode der Software (für „Verifikation der Verifikation“)

Für viele der bisher genutzten Rechencodes sind die genannten Anforderungen nicht erfüllt. Es gibt dagegen einige Codes (Geant4, OpenMC), die die genannten Anforderungen erfüllen, jedoch bisher häufig nicht für nukleare Verifikationsaufgaben eingesetzt werden. Ziel dieses Projekt ist es, freie Software für verschiedene Aufgaben nutzbar zu machen, d.h. zu testen und nach Bedarf zu erweitern.

In einem ersten Teilschritt wird dabei versucht, Neutronenmultiplizitätsmessungen mit Geant4 zu simulieren. Diese Messungen können im Rahmen der Verifikation von nuklearer Abrüstung genutzt werden, um Plutoniummassen zu bestimmen. Hierfür ist es notwendig verschiedene Teilbereiche abzudecken. Es ist nötig, die Fähigkeiten von Geant4 für den Transport von Neutronen mit thermischen Energien und Energien der Größenordnung einiger MeV zu ermitteln. Zusätzlich müssen Quellen für radioaktiven Zerfall und Spontanspaltung definiert werden, sowie die physikalischen Prozesse im Detektor entsprechend abgebildet werden. Im Rahmen dieses Teilschrittes gibt es Kooperationsmöglichkeiten mit einem Projekt am Carl-Friedrich von Weizsäcker Zentrum für Naturwissenschaftliche Friedensforschung in Hamburg und dem Netzwerk Abrüstungsverifikation.

Weitere Teilschritte umfassen andere Verifikationsaufgaben und werden im Verlauf der Arbeit genauer ermittelt. U.a. möglich sind die Nutzung von Geant4/anderer Software die den o.g. Kriterien genügt für andere Messverfahren in der Abrüstungsverifikation, aber auch für Abbrandrechnungen von Reaktorsystemen.

Zusätzlich zur Arbeit mit und an Simulationscodes sollen im Rahmen dieses Projektes Kriterien für die Bewertung der Transparenz der Codes entwickelt werden. Diese Bewertung soll daneben auch berücksichtigen, inwiefern die simulierten Ergebnisse auf ihre Richtigkeit überprüft werden können.

Veröffentlichungen

M. Kütt, M. Englert. Increased Transparency in Simulations of Measurements for Nuclear Disarmament Verification, ESARDA Annual Conference, Bruges, 2013. (paper)

Ausgewählte Aktivitäten

10. bis 14. Juni 2013: Teilnahme an Simulationsverhandlungen eines Abrüstungsverifikationsprotokolls mit Laborübungen (Seminar an der Universität Hamburg mit Exkursion / Laborübungen in Oslo)

Mai 2013. Coorganisation eines Expertenpanels zur Abrüstungsverifikation auf der ESARDA Tagung in Brügge.

2012. Mitgründung des „Network Nuclear Disarmament Verification“.
http://www.disarmament-verification.org