Upotreba antimaterije za detekciju nuklearnog zračenja – čak i na daljini od više stotina kilometara

Foto: S. T. Wilson, J. Armitage, C. Cotsford, N. Holland, J. G. Learned, M. Malek. Remote reactor ranging via antineutrino oscillations. AIP Advances, 2024; 14 (10) DOI: 10.1063/5.0220877

Teško je utvrditi da li se nuklearni reaktor koristi i za proizvodnju materijala za nuklearno oružje, ali hvatanje i anliziranje čestica antimaterije ima potencijal za nadgledanje koje specifične operacije nukleranog reaktora se dešavaju, čak i sa daljine od više stotina kilometara, piše Science Daily.

Istraživači su razvili detektor koji koristi Čerenkovljevo zračenje, detektujući antineutrine i identifikujući njihove energetske profile sa udaljenosti od više kilometara radi nadgledanja aktivnosti nuklearnih reaktora.

Preporučujemo

Predložili su da naprave svoj uređaj na severoistoku Engleske i detektuju antineutrine iz reaktora širom Ujedinjenog Kraljevstva, kao i na severu Francuske.

Nuklearni fisioni reaktori imaju ulogu glavnog izvora energije za mnoge delove sveta i očekuje se skoro udvostručavanje globalnog energetskog kapaciteta do 2050.

Jedan problem, međutim, jeste teškoća utvrđivanja da li se nuklearni reaktor koristi takođe za proizvodnju materijala za nuklearno oružje.

Istraživači sa Šefildskog univerziteta i Havajskog univerziteta razvili su detektor koji prepoznaje i analizira antineutrine iz nuklearnih reaktora.

„Testiramo detektor koji bi se mogao koristiti za merenje energije emisije čestica nuklearnih fisionih reaktora na velikim distancama“, kaže autor studije Stiven Vilson. „To nam može dati informacije ne samo o postojanju reaktora i njegovom operativnom ciklusu, već i o tome koliko je daleko“.

Neutrini su elementarne čestice bez naelektrisanja koje imaju masu skoro nula, a antineutrini su njihovi ekvivalenti u svetu antimaterije, najčešće stvoreni tokom nuklearnih reakcija. Hvatanje ovih antičestica i analiziranje njihovih nivoa energije daje informacije o svemu od operativnog ciklusa do specifičnih izotopa u upotrebljenom gorivu.

Detektor koristi Čerenkovljev efekat, fenomen emisije zračenja kad naelektrisane čestice brže od svetlosti proleze kroz neki određeni medijum, slično zvučnim udarima prilikom probijanja zvučne barijere. To je takođe uzrok jezivog plavog sjaja nuklearnih reaktora i koristi se za detekciju neutrina u astrofizičkim laboratorijama.

Jedan problem, pak, jeste što antineutrini iz gornje atmosfere i svemira mogu da pokvare signal, naročito jer vrlo daleki reaktori proizvode krajnje male signale – ponekad jedan antineutrino dnevno.

Da bi to rešili, naučnici predlažu da se detektor postavi u šaht koji je više od kilometra ispod površine.

Raspoznavanje ovih čestica takođe predstavlja veliki analitički izazov i za merenje energetskog spektra može biti potrebno nepraktično mnogo vremena. Najviše me je iznenadilo da to zapravo nije nemoguće, rekao je Vilson.

On se nada da će ovaj detektor podstaći diskusiju o načinu upotrebe antineutrina za nadgledanje reaktora, uključujući merenje spektra antineutrina upotrebljenog nuklearnog goriva ili razvoj manjih detektora koji bi se upotrebljavali bliže reaktorima.

(Telegraf Nauka/Science Daily)