Proveržis branduolinėje kontrolėje: aptiko antineutrinus iš panaudoto kuro, kai reaktorius išjungtas

Kas aptikta ir kodėl tai svarbu

Fizikai pirmą kartą tiesiogiai užfiksavo liekamąją antineutrinų spinduliuotę, sklindančią iš išjungto branduolinio reaktoriaus ir šalia laikomo panaudoto kuro. Iki šiol tokie matavimai daugiausia buvo siejami su veikiančiais reaktoriais, kai signalas yra gerokai stipresnis.

Antineutrinai yra itin menkai su medžiaga sąveikaujančios dalelės, todėl gali „praslysti“ pro reaktoriaus apsaugines konstrukcijas ir aplinkinius barjerus. Būtent ši savybė suteikia galimybę stebėti branduolinius procesus nuotoliniu būdu, jų tiesiogiai neardant ir neįeinant į pavojingas zonas.

Kaip vyko matavimai Prancūzijoje

Tyrimas atliktas prie Chooz branduolinės elektrinės Prancūzijoje, kur detektorius buvo įrengtas maždaug 400 metrų po žeme, po dviem reaktorių branduoliais. Požeminė vieta parinkta tam, kad būtų sumažintas foninis triukšmas, pavyzdžiui, kosminių spindulių sukelti signalai.

Detektoriuje naudotas daugiau kaip 30 kubinių metrų skysto scintiliatoriaus tūris, kuris sušvinta, kai antineutrinas sąveikauja su medžiaga. Tokie blyksniai leidžia statistiškai atskirti retus įvykius nuo foninių procesų, tačiau tam reikia itin kruopščios analizės.

Ką parodė rezultatai

Mokslininkai duomenis rinko apie 17 dienų laikotarpiu, kai abu reaktorių blokai buvo visiškai sustabdyti. Per šį laiką užfiksuota apie 100 įvykių, kurie gali būti siejami su antineutrinais, kylančiais iš liekamosios radioaktyvumo šerdyse ir panaudoto kuro aušinimo baseinuose.

Gautas signalas gerai sutapo su detaliosiomis simuliacijomis, aprašančiomis likusio kuro atsargas ir ilgiau gyvenančių skilimo produktų pasiskirstymą. Tai laikoma pirmuoju tiesioginiu patvirtinimu, kad antineutrinų emisija išlieka aptinkama ir reaktoriui sustojus, nors ji yra gerokai silpnesnė nei jam veikiant.

„Iki šiol reaktorinių antineutrinų eksperimentai daugiausia buvo sutelkti į veikiančius reaktorius, o mažo liekamojo signalo aptikimas po sustabdymo pareikalavo itin žemo foninio lygio ir ilgai tobulintų analizės metodų“, – sakė vienas tyrimo bendraautorių Anthony Onillon.

Ką tai gali reikšti branduolinei saugai

Tyrėjai pabrėžia, kad tokie detektoriai ateityje galėtų teikti informaciją ne tik reaktoriui gaminant energiją, bet ir per techninės priežiūros laikotarpius ar po jo išjungimo. Praktine prasme tai atvertų kelią nepriklausomai tikrinti, ar reaktorius tikrai sustabdytas, ir įvertinti panaudoto kuro būklę nepasikliaujant vien dokumentacija ar deklaracijomis.

Branduolinės saugos kontekste tai svarbu dėl dviejų priežasčių: panaudotas kuras dar ilgai skleidžia spinduliuotę ir šilumą, o jo apskaita ir kontrolė yra jautri sritis. Antineutrinų matavimai, jei būtų pritaikyti platesniu mastu, galėtų tapti papildoma, sunkiai suklastojama fizine „parašo“ patikra.

Kol kas metodas reikalauja didelių, jautrių detektorių ir itin mažo foninio triukšmo, todėl greito masinio diegimo tikėtis nereikėtų. Vis dėlto šis rezultatas rodo kryptį, kaip fundamentiniai dalelių fizikos įrankiai gali būti pritaikomi realioms branduolinės priežiūros užduotims.