Los reactores de fisión nuclear sirven como fuente de energía clave para muchas partes del mundo y se espera que la capacidad eléctrica mundial casi se duplique para 2050. Sin embargo, un problema es la dificultad de saber si un reactor nuclear también se utiliza para producir material nuclear. La captura y análisis de partículas de antimateria de armas ha resultado prometedora para monitorear operaciones específicas de reactores, incluso a cientos de kilómetros de distancia.
i Avances del AIPPor AIP Publishing, investigadores de la Universidad de Sheffield y la Universidad de Hawaii han desarrollado un detector que detecta y analiza los antineutrinos emitidos por los reactores nucleares. El detector diseñado por Wilson et al. detecta antineutrinos y puede caracterizar sus perfiles energéticos a kilómetros de distancia como forma de monitorear la actividad en los reactores nucleares.
“En este artículo, examinamos un diseño de detector que puede usarse para medir la energía de las emisiones de partículas de los reactores de fisión nuclear a grandes distancias”, dijo el autor Stephen Wilson. “Esta información puede decirnos no sólo si el reactor está allí y su ciclo operativo, sino también a qué distancia se encuentra el reactor”.
Los neutrinos son partículas elementales sin carga con masa casi nula, y los antineutrinos son sus contrapartes de antimateria, a menudo producidas durante reacciones nucleares. La captura de estas antipartículas y el análisis de sus niveles de energía proporciona información sobre cualquier tema, desde ciclos operativos hasta isótopos específicos en el combustible gastado.
El diseño del detector del grupo explota la radiación Cherenkov, un fenómeno en el que la radiación se emite cuando partículas cargadas viajan a través de un medio particular más rápido que la luz, similar a un estallido sónico al cruzar la barrera del sonido. También es responsable del misterioso brillo azul de los reactores nucleares y se ha utilizado en laboratorios de astrofísica para detectar neutrinos.
Los investigadores propusieron ensamblar su instrumento en el noreste de Inglaterra y detectar antineutrinos en reactores en todo el Reino Unido y el norte de Francia.
Un problema, sin embargo, es que los antineutrinos de la atmósfera superior y del espacio pueden alterar la señal, especialmente cuando los reactores distantes producen más que pequeñas señales, a veces del orden de un antineutrino por día.
Para ello, el grupo propuso colocar su detector en una mina a más de 1 km bajo tierra.
“Distinguir entre estas partículas también es un desafío de análisis importante, y poder medir el espectro de energía puede llevar un tiempo imprácticamente largo”, dijo Wilson. “En muchos sentidos, lo que más me sorprendió es que en realidad no es imposible”.
Wilson espera que el detector estimule una mayor discusión sobre el uso de antineutrinos para monitorear reactores, incluida la medición del espectro de antineutrinos del combustible nuclear gastado o el desarrollo de detectores más pequeños para usar cerca de los reactores.
