Физики впервые зафиксировали «призрачное» нейтринное свечение остановленных ядерных реакторов

Команда физиков из международного проекта Double Chooz впервые измерила остаточный поток антинейтрино от полностью остановленных ядерных реакторов. В ходе эксперимента, результаты которого опубликованы в Physical Review Letters, ученые зарегистрировали 106 специфических сигналов за 17 дней наблюдений. Замеры проводились на французской АЭС Шо, где два реакторных блока были временно остановлены. Исследователям под руководством Энтони Онильона и Тьерри Лассера из Института ядерной физики Общества Макса Планка удалось доказать, что топливо испускает поток частиц даже после полного прекращения цепной реакции. Ранее этот эффект существовал только в теории, поскольку прошлые эксперименты концентрировались на работающих установках с гораздо более интенсивным излучением.

Научно доказано, что остановка реактора прекращает деление ядер, но физические процессы внутри энергоблока продолжаются. Накопленные радиоактивные изотопы, такие как церий-144, рутений-106 и стронций-90, медленно распадаются. Этот процесс сопровождается выбросом электронных антинейтрино. Эти сверхлегкие фундаментальные частицы лишены электрического заряда и почти не взаимодействуют с материей. Они свободно проходят сквозь воду, сталь и бетонные стены, образуя невидимое остаточное свечение вокруг станции. Чтобы зафиксировать это неуловимое эхо, ученые использовали подземный детектор в четырехстах метрах от активных зон. Установку заполнили жидким сцинтиллятором — веществом, которое выдает микроскопические вспышки света при крайне редких столкновениях с пролетающими антинейтрино.

Поимка частиц от выключенного реактора стала очень сложной задачей из-за обилия фонового шума. Авторы эксперимента Double Chooz задействовали многослойную защиту и сложные алгоритмы для отсечения сигналов космических лучей. Анализ показал, что поток энергии в диапазоне от одного до трех мегаэлектронвольт точно совпадает с расчетами. Моделирование разделило источники излучения: около 56 процентов антинейтрино исходило от остывающих активных зон, а оставшиеся 44 процента — от бассейнов выдержки с отработанным топливом. Поток от самого реактора резко снижается в первые часы после отключения, тогда как излучение от хранилищ отходов стабильно держится на протяжении многих дней и месяцев.

Успех проекта открыл новые возможности для атомной энергетики и систем глобальной безопасности. Способность детекторов считывать профиль заглушенной установки дает специалистам новый инструмент дистанционного мониторинга. Поскольку антинейтрино невозможно экранировать или подделать, международные инспекторы получают независимый метод контроля за состоянием реакторов и запасами ядерного топлива. Технология позволяет без физического вмешательства определять, что именно происходит с радиоактивными материалами внутри закрытых зон, даже если объект полностью обесточен.

Источник: mpg.de