211service.com
Antineutrinové detektory dokážou zaznamenat zničení plutonia jakosti zbraní
Jedním z problémů při demontáži jaderných zbraní je, co dělat se zbylým plutoniem jakosti zbraní.
Zřejmou odpovědí je spalovat ho v jaderných reaktorech se smíšeným oxidem, takzvaně proto, že spalují směs oxidů uranu a plutonia. Proces štěpení ničí plutonium a zajišťuje, že jej již nelze dále používat.
Ale je tu problém. Co když dotyčná země vymění plutonium za něco jiného, možná za obyčejný starý uran? V tomto scénáři by tento hypotetický stav mohl oklamat svět, aby si myslel, že se odzbrojil, když ve skutečnosti místo toho nashromáždil plutonium.
Otázka ověřování nedává v noci odborníkům na šíření jaderných zbraní spát. Takže byli zaneprázdněni hledáním způsobu, jak by pozorovatelé mohli říct, co reaktor skutečně hoří.
Dnes Anna Hayes a přátelé z Los Alamos National Laboratory v Novém Mexiku říkají, že přišli s přesně takovou technikou: trik je podle nich hledat antineutrina, která reaktor produkuje.
V posledních letech provedli jaderní experti řadu testů, ve kterých sledovali výstup antineutrin z reaktorů. V zásadě by tato technika mohla být použita k odhalení nelegálních reaktorů a na tomto blogu jsme se na tuto technologii podívali tady a tady .
Detektory se skládají z kádě s kapalinou obsahující gadolinium obklopené štíty k odclonění nežádoucích signálů a detektory hledající ty, které prozrazují antineutrinové reakce. To sestává z dvojitých energetických pulzů – první z anihilace pozitronů a elektronů a druhý ze záchytu neutronů jádrem gadolinia.
Nyní Hayes a spol. říkají, že tyto druhy detektorů lze použít nejen k určení toho, zda dochází k jadernému štěpení, ale také k tomu, o jaký druh paliva jde.
Klíčové je, že štěpení plutonia-239 emituje pouze 42 procent antineutrin, které uran-238 emituje.
Pokud je tedy známa energie produkovaná reaktorem, lze počet antineutrin, které emituje, a to, jak se to v průběhu času mění, použít k určení podílu plutonia zapojeného do reakcí. Signály jsou rozlišitelné kombinací jejich velikosti a rychlosti změny se spalováním paliva, říká Hayes a spol.
Samozřejmě, že věci nejsou tak jednoduché jako v reálném životě. Jedním komplikujícím faktorem je, že výpočty v Los Alamos předpokládají, že palivo je čerstvé. V praxi však většina reaktorů svůj přísun paliva rozloží. Takže v každém okamžiku bude reaktor obsahovat nějaké čerstvé palivo, ale také starší paliva. V tom případě, přiznejte Hayesovi a spol., antineutrinové signály pro ně se budou měnit v závislosti na složení jádra.
Nezdá se, že by to byla showstopper. A to znamená, že to vypadá jako slibná technologie, která by v budoucnu mohla hrát důležitou roli při ověřování ničení plutonia.
Ref: arxiv.org/abs/1110.0534 : Teorie antineutrinového monitorování hořících MOX plutoniových paliv