Reaktori nuklearne fisije deluju kao ključni izvor energije za mnoge delove sveta, a očekuje se da će se svetski energetski kapacitet skoro udvostručiti do 2050. Jedno pitanje je, međutim, teškoća da se utvrdi da li se nuklearni reaktor koristi i za stvaranje materijala za nuklearne oružja.
Hvatanje i analiziranje čestica antimaterije pokazalo je obećanje za praćenje specifičnih operacija reaktora, čak i sa udaljenosti stotina milja.
U AIP Advances, istraživači sa Univerziteta u Šefildu i Univerziteta na Havajima razvili su detektor koji detektuje i analizira antineutrino koje emituju nuklearni reaktori. Detektor, koji su dizajnirali Stiven Vilson i njegove kolege, oseća antineutrine i može da karakteriše njihove energetske profile od milja daleko kao način praćenja aktivnosti u nuklearnim reaktorima.
„U ovom radu testiramo dizajn detektora koji bi se mogao koristiti za merenje energije emisije čestica reaktora nuklearne fisije na velikim udaljenostima“, rekao je autor Vilson. „Ove informacije bi nam mogle reći ne samo da li reaktor postoji io njegovom radnom ciklusu, već i koliko je udaljen reaktor.
Neutrini su elementarne čestice bez naelektrisanja koje imaju masu skoro nulu, a antineutrini su njihov pandan antimaterije, koji se najčešće stvaraju tokom nuklearnih reakcija. Hvatanje ovih antičestica i analiza njihovih energetskih nivoa daje informacije o bilo čemu, od radnog ciklusa do specifičnih izotopa u istrošenom gorivu.
Dizajn detektora grupe koristi zračenje Čerenkova, fenomen u kome se zračenje emituje kada naelektrisane čestice koje se kreću brže od svetlosti prolaze kroz određeni medijum, slično zvučnim udarima kada pređu zvučnu barijeru. Ovo je takođe odgovorno za jezivi plavi sjaj nuklearnih reaktora i korišćeno je za otkrivanje neutrina u astrofizičkim laboratorijama.
Istraživači su predložili da sastave svoj uređaj u severoistočnoj Engleskoj i otkriju antineutrine iz reaktora iz cele Velike Britanije, kao i iz severne Francuske.
Jedno pitanje je, međutim, da antineutrini iz gornje atmosfere i svemira mogu da pomute signal, posebno zato što veoma udaljeni reaktori daju izuzetno male signale – ponekad reda veličine jednog antineutrina dnevno.
Da bi se ovo objasnilo, grupa je predložila da postavi svoj detektor u rudnik više od 1 kilometra ispod zemlje.
„Razlikovanje između ovih čestica je takođe značajan izazov analize, a mogućnost merenja energetskog spektra može potrajati nepraktično dugo“, rekao je Vilson. „Na mnogo načina, ono što me je najviše iznenadilo je da to zapravo nije nemoguće.
Vilson se nada da će detektor podstaći više diskusije o tome kako koristiti antineutrino za praćenje reaktora, uključujući merenje antineutrina spektra istrošenog nuklearnog goriva ili razvoj manjih detektora za upotrebu bliže reaktorima.
