754
Фізики вперше напряму зафіксували антинейтрино, які випромінює відпрацьоване ядерне паливо після зупинки реактора. Про це повідомляє команда експерименту Double Chooz, результати якої описані в журналі Physical Review Letters і викладені в матеріалі Interesting Engineering.
Дослід показав, що спеціальні детектори здатні вловити слабкий потік антинейтрино, який виникає внаслідок радіоактивного розпаду палива навіть тоді, коли реактор уже не виробляє електроенергію. Це відкриває шлях до нового способу незалежного контролю стану реакторів і відпрацьованого палива.
Як вловили майже невловимі частинки
Експеримент провела команда Інституту ядерної фізики товариства Макса Планка (MPIK) у Гайдельберзі, Німеччина, на майданчику АЕС Chooz на півночі Франції. Для вимірювань використали детектор Double Chooz, розташований приблизно на глибині 400 метрів під землею та на однаковій відстані від двох реакторних корпусів станції.
Усередині детектора міститься понад 30 кубічних метрів рідкого сцинтилятора — речовини, яка випромінює крихітні спалахи світла, коли через неї проходить антинейтрино. Хоча ці частинки надзвичайно рідко взаємодіють з речовиною, фізики можуть ідентифікувати їх за характерним «подвійним» світловим сигналом, який відрізняється від фону.
За словами керівників дослідження, фізиків Антоні Оньйонна (Anthony Onillon) та Тьєррі Ласера (Thierry Lasserre) з MPIK, саме ця подвійна світлова сигнатура дозволяє відокремити справжні події антинейтрино від випадкових фоновых спалахів у детекторі.
17 днів повної зупинки реакторів
Для проєкту команда проаналізувала 17,2 доби даних, зібраних у період, коли обидва енергоблоки АЕС Chooz були повністю зупинені. У цей час у реакторах не відбувалося ланцюгової реакції поділу, але всередині активних зон і в басейнах витримки продовжувався радіоактивний розпад довгоживучих продуктів поділу.
За цей період детектор зареєстрував близько 100 кандидатів на події антинейтрино, що, за оцінками дослідників, походять саме від розпаду залишкового ядерного палива в реакторних корпусах і сусідніх басейнах з відпрацьованим паливом.
Отриманий сигнал добре збігся з детальними комп’ютерними моделями, які описують кількість залишкового палива та розпад довгоживучих продуктів поділу. Це стало першим прямим експериментальним підтвердженням теоретичних прогнозів щодо антинейтринного випромінювання від зупинених реакторів і відпрацьованого палива.
Новий інструмент для контролю ядерних об’єктів
Результати свідчать, що антинейтринні детектори можуть бути корисними не лише під час роботи реакторів, коли потік частинок дуже великий, а й у періоди планових зупинок, перезавантаження палива, технічного обслуговування та тривалого зберігання відпрацьованого палива.
Антоні Оньйонн зазначає, що раніше експерименти з реакторними антинейтрино зосереджувалися переважно на працюючих енергоблоках. Виявлення ж «крихітного залишкового сигналу» після зупинки вимагало надзвичайно низького рівня фону та ретельно відпрацьованих методів аналізу, які команда Double Chooz розробляла багато років.
За оцінкою дослідників, такі вимірювання можуть стати незалежним способом перевіряти, чи працює реактор, а також підтверджувати облік відпрацьованого палива без повної залежності від традиційних інспекційних методів.
Від нейтринних осциляцій до ядерного нагляду
Інтерес до подібного підходу вже зростає. На конференції Neutrino 2026 були представлені результати експерименту JUNO-TAO, де також досліджується можливість реєстрації антинейтрино від відпрацьованого палива під час зупинок реакторів.
Вимірювання Double Chooz стало першим опублікованим еталонним результатом у цій галузі, на який тепер можуть орієнтуватися інші команди.
Спочатку Double Chooz створювали для вивчення нейтринних осциляцій і вимірювання кута змішування нейтрино θ13 — одного з фундаментальних параметрів, що описують, як нейтрино переходять з одного типу в інший під час руху. Тепер експеримент продемонстрував ще одну можливість — участь у розвитку технологій моніторингу ядерних реакторів і відпрацьованого палива.
Детектор Double Chooz вперше зафіксував антинейтрино від відпрацьованого палива з’явилася спочатку на Цікавості.
