Detektor für schmutzige Bomben
08.05.09 – Brittany Sauser
Das Erkennen und Aufspüren gefährlicher radioaktiver Materialien ist eine Aufgabe, in die das US-Heimatschutzministerium inzwischen große Ressourcen steckt. In die falschen Hände gelangt, können solche Stoffe, die zumeist aus radiologischen Krankenhäusern oder Kernkraftwerken stammen, zum Bau so genannter schmutziger Bomben verwenden werden, die Mensch wie Umwelt in großem Ausmaß schädigen könnten.
Forscher an der University of New Hampshire (UNH) haben nun einen hochsensiblen Detektor entwickelt, der schmutzige Bomben aus großer Entfernung ermitteln kann. Das Gerät wurde aus Teilen aufgebaut, die ursprünglich für das Compton Gamma-Ray-Weltraumteleskop der NASA gedacht waren. Dort war die Technik zur Messung von Gammastrahlung im Weltraum vorgesehen. "Das sind sehr robuste, verlässliche und präzise Instrumente, die sich bereits im All bewiesen haben", sagt James Ryan, Forschungsleiter des Projekts und Professor für Physik an der UNH. "Wenn es dort funktioniert, funktioniert es auch am Boden."
Sicherheitspersonal nutzt derzeit tragbare Detektoren, um radioaktive Materialien aufzuspüren. Das Problem: Ihre Empfindlichkeit wird oft durch Hintergrundstrahlung beeinträchtigt und hat zudem häufig Schwierigkeiten, die tatsächliche Quelle zu bestimmen. "Das ist ein wichtiger Bereich, in dem wir neue Detektoren brauchen", meint Neil Gehrels, Leiter des Astropartikel-Labors am Goddard Space Flight Center der NASA. "Die Herausforderung liegt nun darin, ein System zu bauen, das empfindlich genug ist und die Art von Gammastrahlung detektiert, die ein Problem darstellt." Außerdem müsse es robust genug sein, damit es im täglichen Einsatz auch genutzt werden kann.
Der neue Detektor der UNH trägt den Namen "Gamma-Ray Experimental Telescope Assembly", kurz GRETA. Er passt auf die Ladefläche eines Trucks und erlaubt es Sicherheitspersonal, Quellen hochenergetischer Gammastrahlung aufzudecken. Dabei wird das gesamte Umfeld gescannt. "Unser Instrument kann verschiedene radioaktive Isotope an verschiedenen Orten ermitteln – mit einer einzigen Aufnahme", sagt Forschungsleiter Ryan. Sein Team hat außerdem eine Software entwickelt, mit der das Teleskop bedient und die Daten in Echtzeit analysiert werden können.
NASA-Mann Gehrels glaubt, dass die Arbeit eines der besten Systeme für eine weiträumige, empfindliche Gammastrahlen-Detektion darstellt. "Quellen können aus der Ferne erfasst werden. Mit der Technik ist es außerdem möglich, genau zu sehen, wo die Strahlen herkommen." Zwar kenne er auch andere Forscherteams, die an ähnlichen Ideen arbeiteten, die UNH-Gruppe sei aber bislang am weitesten gekommen.
Das System besteht aus zwei verschiedenen zylinderförmigen Funkendetektoren, die hintereinandergeschaltet sind, umgeben von großen Photovervielfacherröhren aus Glas. Trifft Gammastrahlung den vorderen Detektor, wird die Energie gestreut und vom hinteren Detektor absorbiert. Anschießend wird sie in sichtbares Licht umgewandelt und von den hochempfindlichen Photovervielfachern detektiert. Die genaue Farbe und Intensität dieses Lichtes lässt dann Rückschlüsse auf verschiedene radioaktive Materialien zu, sagt Gerald Share, der derzeit an der Astronomiefakultät der Universität von Maryland forscht und die Arbeit kennt.
"Das Instrument misst, wie viel Energie in jedem Detektor ankommt, um die Gesamtenergie der Gammastrahlung zu ermitteln", sagt Ryan. Daraus lasse sich dann das radioaktive Isotop ermitteln. Das Teleskop hängt an einem Laptop und wird mit einer leicht bedienbaren Oberfläche gesteuert.
Die UNH-Forscher werden ihren Detektor im Mai auf der "International Conference on Technologies for Homeland Security" des Ingenieurverbandes IEEE präsentieren. "Seit den Terrorangriffen vom 11. September ist klar, dass wir in einer gefährlichen Welt leben. Es ist unerlässlich, Geld in solche Technik zu investieren", meint Experte Share. Ryan sieht den Detektor in mehreren Nutzungsszenarien, darunter der Durchsuchung von Schiffs- und Flugzeugsladungen und der konkreten Suche nach Nuklearwaffen, die sich im Besitz von Terrorgruppen befinden könnten.
