666
Ядерний реактор перестає виробляти електроенергію після вимкнення, але його паливо ще довго залишається фізично активним. Дослідники експерименту Double Chooz уперше напряму виміряли слабкий потік антинейтрино, який зберігається після повної зупинки реакторів через розпад довгоживучих продуктів поділу. Сигнал також містить внесок від відпрацьованого палива у басейнах охолодження.
Антинейтрино — надзвичайно легкі частинки, які дуже слабко взаємодіють із речовиною. Вони майже безперешкодно проходять крізь реактор, захисні споруди й ґрунт. Саме тому їх можна використовувати як своєрідне вікно в процеси, що відбуваються всередині ядерного палива.
Під час роботи реактора антинейтринний потік дуже сильний. Після зупинки він різко падає, але не зникає повністю: радіоактивні продукти поділу продовжують розпадатися протягом місяців і років.
17 днів, коли обидва реактори були повністю вимкнені
Вимірювання провели на атомній електростанції Chooz на півночі Франції. Детектор Double Chooz розташований під землею приблизно за 400 метрів від двох реакторних блоків.
Всередині міститься понад 30 кубічних метрів рідкого сцинтилятора. Коли рідкісне антинейтрино взаємодіє з речовиною детектора, виникає характерна подвійна світлова подія, яку можна відокремити від значної кількості фонових сигналів.
Команда проаналізувала 17,2 дня, протягом яких обидва реактори були повністю зупинені. За цей час детектор зареєстрував близько 100 кандидатів на антинейтринні події, пов’язані із залишковою радіоактивністю реакторних ядер і сусідніх басейнів відпрацьованого палива.
Результат добре збігся з детальними моделями, які враховували склад залишкового ядерного палива і розпад довгоживучих ізотопів. Це стало першою прямою експериментальною перевіркою прогнозів для такого післяреакторного випромінювання.
Метод може стати незалежним способом контролю реакторів
До цього антинейтринні експерименти переважно працювали під час активної роботи реактора, коли сигнал значно сильніший. Побачити залишковий потік після зупинки було складно через дуже малу кількість подій і необхідність надзвичайно точно контролювати фон.
Тепер у дослідників є перший опублікований еталон для вимірювань вимкнених реакторів. Схожий напрямок уже досліджує JUNO-TAO, який також аналізує дані під час періодів без роботи реактора.
У перспективі антинейтринні детектори можуть давати незалежну інформацію про стан реактора не лише тоді, коли він виробляє енергію, а й під час технічного обслуговування та після зупинки. Автори також вказують на можливе застосування для контролю запасів відпрацьованого палива та ядерних гарантій.
Джерело: Phys.org / Max Planck Society
