Hasadóanyagot tartalmazó közegekben a neutronsokszorozás és neutrontranszport folyamatai sztochasztikus természetűek, emiatt a közegben egy adott időpontban jelen lévő neutronok száma egy átlagérték körüli kis ingadozást mutat. A neutronfluktuációs módszerek tárgyát az ilyen ingadozások statisztikai vizsgálata képezi, hiszen azok információt nyújtanak a vizsgált rendszer különböző paramétereiről. A neutronfluktuációs módszerek két területen is széleskörű alkalmazásra leltek. Eredeti felhasználásuk a szubkritikus reaktorzónák (indítás alatt álló kritikus reaktor, vagy már üzemelő, gyorsítóval hajtott szubkritikus reaktor) reaktivitásának meghatározására irányult. Egy újszerűbb alkalmazásuk a nukleáris safeguards területéhez kapcsolódik, ahol a cél a hasadóanyagok (pl. kiégett üzemanyagkazetta, nukleáris robbanótöltet, csempészett plutónium) jelenlétének a kimutatása és mennyiségének meghatározása. A napjainkban elterjedt fluktuációs módszerek mindegyikében közös, hogy a keresett információt a neutrondetektorok beütésszámának statisztikai jellemzőiből (elsősorban magasabb rendű momentumaiból nyerik). Ennek a megközelítésnek jelentős hátránya a számlálás során óhatatlanul fellépő holtidőveszteség, ami detektálási információk elvesztéséhez, így torz becslésekhez vezet.
A BME NTI-ben folyó kutatás célja olyan alternatív mérési eljárások kidolgozása, amelyek úgy nyerik ki a fluktuációkban rejlő információt, hogy közben érzéketlenek a holtidő-effektussal szemben. A kutatási tevékenység egyaránt magában foglalja a módszerek elméletének kidolgozását, valamint kísérleti demonstrációját is. Az új megközelítés alapötlete, hogy a neutronfluktuációkat ne a beütések számából, hanem közvetlenül a detektor kimenetén mérhető feszültségjel statisztikájából (magasabb rendű momentumaiból) határozzuk meg. Az eljárások elméletének középpontjában a detektor jelének sztochasztikus matematikai modellje áll. A modell szerint minden neutron detektálásakor a detektor kimenetén egy időfüggő feszültségimpulzus keletkezik, amelyet egy tetszőleges (de rögzített) alakfüggvény és egy tetszőleges eloszlású véletlen amplitúdó jellemez (lásd ábra). A detektor vizsgálható jele így az egymást követő beütések által létrehozott egyedi impulzusok összege. A fenti modellből kiindulva és más intézettekkel együttműködve több mérési módszer elméletének kidolgozását és/vagy kísérleti demonstrációját is elvégeztük.
Főbb publikációk:
L. Nagy, I. Pázsit, L. Pál: "Two- and three-point (in time) statistics of fission chamber signals for multiplicity counting with thermal neutrons", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 929 (2019) 148–155 DOI
L. Nagy, I. Pázsit, L. Pál, G. Klujber and M. Szieberth: “Multiplicity counting using the two- and three point statistics of fission chamber signals – theory and experimental demonstration”. International Conference on Mathematics and Computational Methods Applied to Nuclear Science and Engineering, 2019. augusztus 25 – 29.