211service.com
Detektory antyneutrin mogą wykryć niszczenie plutonu klasy broni
Jednym z problemów związanych z demontażem broni jądrowej jest to, co zrobić z resztkami plutonu przeznaczonego do broni.
Oczywistą odpowiedzią jest spalanie go w reaktorach jądrowych z mieszanymi tlenkami, tak zwanymi, ponieważ spalają one mieszaninę tlenków uranu i plutonu. Proces rozszczepienia niszczy pluton, zapewniając, że nie może on być dłużej używany.
Ale jest problem. A co, jeśli dany kraj zamieni pluton na coś innego, może na zwykły stary uran? W tym scenariuszu ten hipotetyczny stan może oszukać świat, by pomyślał, że został rozbrojony, kiedy w rzeczywistości zamiast tego zgromadził zapasy plutonu.
Kwestia weryfikacji nie pozwala zasnąć w nocy ekspertom ds. rozprzestrzeniania broni jądrowej. Dlatego byli zajęci szukaniem sposobu, w jaki obserwatorzy mogliby powiedzieć, co naprawdę pali się reaktor.
Dziś Anna Hayes i przyjaciele z Los Alamos National Laboratory w Nowym Meksyku twierdzą, że wymyślili właśnie taką technikę: jak mówią, trik polega na szukaniu antyneutrin wytwarzanych przez reaktor.
W ostatnich latach eksperci nuklearni przeprowadzili szereg testów, w których monitorowali produkcję antyneutrin z reaktorów. Zasadniczo technikę tę można wykorzystać do wykrywania nielegalnych reaktorów, a na tym blogu przyjrzeliśmy się tej technologii tutaj i tu .
Detektory składają się z kadzi z płynem zawierającym gadolin, otoczonej osłonami, aby odfiltrować niepożądane sygnały, oraz detektorów poszukujących charakterystycznych reakcji antyneutrin. Składa się on z podwójnych impulsów energii — pierwszy z anihilacji pozyton-elektron, a drugi z wychwytywania neutronów przez jądro gadolinu.
Teraz Hayes i wsp. twierdzą, że tego rodzaju detektory można wykorzystać nie tylko do określenia, czy ma miejsce rozszczepienie jądrowe, ale także do określania rodzaju paliwa.
Kluczem jest to, że rozszczepienie plutonu-239 emituje tylko 42 procent antyneutrin, co uran-238.
Tak długo, jak znana jest moc wytwarzana przez reaktor, liczba antyneutrin, które emituje i jak ta zmienia się w czasie, można wykorzystać do obliczenia frakcji plutonu zaangażowanego w reakcje. Sygnały można rozróżnić na podstawie kombinacji ich wielkości i szybkości zmian wraz ze spalaniem paliwa, mówi Hayes i spółka.
Oczywiście sprawy nie są tak proste, jak w prawdziwym życiu. Jednym z czynników komplikujących jest to, że obliczenia Los Alamos zakładają, że paliwo jest świeże. W praktyce jednak większość reaktorów wprowadza paliwo naprzemiennie. Tak więc w dowolnym momencie reaktor będzie zawierał trochę świeżego paliwa, ale także starsze paliwa. W takim przypadku, przyznaj Hayes i spółka, sygnały antyneutrinowe dla nich będą się zmieniać w zależności od składu rdzenia.
To nie wydaje się być popisem. A to oznacza, że wygląda to na obiecującą technologię, która może odegrać ważną rolę w weryfikacji zniszczenia plutonu w przyszłości.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1110.0534 : Teoria monitoringu antyneutrin spalania paliw plutonowych MOX