Επιστήμονες ανίχνευσαν για πρώτη φορά αντινετρίνα από αναλωμένο πυρηνικό καύσιμο

Η συνεργασία Double Chooz ανέφερε την πρώτη άμεση μέτρηση αντινετρίνων που εκπέμπονται από αναλωμένο πυρηνικό καύσιμο, αποδεικνύοντας ότι ένας πυρηνικός αντιδραστήρας παραμένει ανιχνεύσιμος από όργανα σωματιδιακής φυσικής πολύ καιρό αφότου έχει σταματήσει η αλυσιδωτή αντίδρασή του. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο Physical Review Letters στις 4 Αυγούστου, ανοίγουν τον δρόμο για νέες μεθόδους παρακολούθησης πυρηνικών εγκαταστάσεων για σκοπούς μη διάδοσης των πυρηνικών όπλων.arxiv+1

Ένα αμυδρό σήμα, επιτέλους παρατηρήθηκε

Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στον πυρηνικό σταθμό Chooz στη βόρεια Γαλλία, όπου ο ανιχνευτής Double Chooz βρίσκεται περίπου 400 μέτρα από δύο πυρήνες αντιδραστήρων. Ο ανιχνευτής περιέχει περισσότερα από 30 κυβικά μέτρα υγρού σπινθηριστή εγκατεστημένα υπόγεια για τη μείωση της παρεμβολής από κοσμικές ακτίνες.interestingengineering+1

Η ομάδα, με επικεφαλής τους Anthony Onillon και Thierry Lasserre από το Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής Max Planck στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας, ανέλυσε δεδομένα 17,2 ημερών που συλλέχθηκαν ενώ και οι δύο μονάδες αντιδραστήρων ήταν πλήρως απενεργοποιημένες. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, εντόπισαν περίπου 100 υποψήφια γεγονότα αντινετρίνων που προέρχονταν από ραδιενεργή διάσπαση εντός των πυρήνων των αντιδραστήρων και των παρακείμενων δεξαμενών ψύξης αναλωμένου καυσίμου.interestingengineering

"Τα αντινετρίνα αλληλεπιδρούν εξαιρετικά σπάνια με την ύλη", δήλωσε ο Onillon. "Ωστόσο, όταν ένα από αυτά αλληλεπιδρά μέσα στον ανιχνευτή Double-Chooz, παράγεται ένα χαρακτηριστικό σήμα διπλού φωτός που μπορεί να διακριθεί από τα γεγονότα υποβάθρου".interestingengineering

Επιβεβαιώνοντας τις θεωρητικές προβλέψεις

Το ανιχνευθέν σήμα ταυτίστηκε στενά με λεπτομερείς προσομοιώσεις που βασίζονται στο εναπομείναν απόθεμα πυρηνικού καυσίμου και την προβλεπόμενη διάσπαση προϊόντων σχάσης μεγάλης διάρκειας ζωής. Αυτή η συμφωνία αντιπροσωπεύει την πρώτη άμεση πειραματική επικύρωση μοντέλων που περιγράφουν την εκπομπή αντινετρίνων από αντιδραστήρες εκτός λειτουργίας και αναλωμένο καύσιμο, μοντέλα που μέχρι τώρα παρέμεναν μη επιβεβαιωμένα από παρατηρήσεις.bioengineer+1

Τα αντινετρίνα παράγονται κυρίως από τη διάσπαση βήτα προϊόντων σχάσης μεγάλης διάρκειας ζωής που δημιουργούνται κατά την κανονική λειτουργία του αντιδραστήρα. Η ενεργειακή τους κατανομή εξαρτάται από τη σύνθεση, την ηλικία και το ιστορικό ψύξης του καυσίμου.bioengineer

Επιπτώσεις για τις πυρηνικές διασφαλίσεις

Σύμφωνα με την APS Physics, το αναλωμένο πυρηνικό καύσιμο και οι αντιδραστήρες εκτός λειτουργίας εκπέμπουν αντινετρίνα που οι πυρηνικοί ελεγκτές θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν για την παρακολούθηση των σταθμών σε πραγματικό χρόνο και τον εντοπισμό παράνομης απομάκρυνσης πυρηνικού καυσίμου. Επειδή τα αντινετρίνα διέρχονται μέσα από θωρακίσεις και δεν μπορούν να εμποδιστούν ή να ανακατευθυνθούν, οι ανιχνευτές που είναι τοποθετημένοι κοντά σε μια εγκατάσταση θα μπορούσαν να παρέχουν παθητική επαλήθευση της κατάστασης του αντιδραστήρα χωρίς να βασίζονται σε πληροφορίες από τους χειριστές του σταθμού.link.aps+1

Το ενδιαφέρον για αυτή την προσέγγιση αυξάνεται ήδη. Τα αποτελέσματα από το πείραμα JUNO-TAO, που παρουσιάστηκαν στο συνέδριο Neutrino 2026, έχουν επίσης διερευνήσει την ανίχνευση αντινετρίνων από αναλωμένο καύσιμο κατά τη διάρκεια των διακοπών λειτουργίας των αντιδραστήρων. Η μέτρηση του Double Chooz παρέχει τώρα το πρώτο δημοσιευμένο σημείο αναφοράς με το οποίο μπορούν να συγκριθούν αυτές οι προσπάθειες.bioengineer+1