Учёные из Университета Шеффилда и Гавайского университета разработали детектор, который обнаруживает и анализирует антинейтрино, испускаемые ядерными реакторами. Этот детектор может характеризовать энергетические профили антинейтрино на расстоянии многих миль, что является способом мониторинга активности ядерных реакторов.
Нейтрино — это беззарядные элементарные частицы, масса которых близка к нулю, а антинейтрино — их античастица, чаще всего образующаяся в ходе ядерных реакций. Захват этих античастиц и анализ их энергетических уровней даёт информацию обо всём, от рабочего цикла до конкретных изотопов в отработанном топливе.
В конструкции детектора группы используется черенковское излучение — явление, при котором излучение испускается, когда заряженные частицы проходят через определённую среду, что похоже на звуковые удары при пересечении звукового барьера. Это также отвечает за голубое свечение ядерных реакторов и использовалось для обнаружения нейтрино в астрофизических лабораториях.
Исследователи предложили собрать устройство на северо-востоке Англии и обнаруживать антинейтрино от реакторов по всей территории Великобритании, а также на севере Франции. Однако одна из проблем заключается в том, что антинейтрино из верхних слоёв атмосферы и космоса могут искажать сигнал, особенно с учётом того, что очень далёкие реакторы генерируют чрезвычайно слабые сигналы — иногда порядка одного антинейтрино в день.
Для решения этой проблемы группа предложила разместить свой детектор в шахте на глубине более 1 километра под землёй. «Различение этих частиц также является значительной аналитической задачей, а измерение энергетического спектра может занять непрактично много времени. Во многих отношениях меня больше всего удивило то, что это на самом деле не невозможно», — сказал автор исследования Стивен Уилсон.
Уилсон надеется, что детектор послужит стимулом для дальнейшего обсуждения вопроса о том, как использовать антинейтрино для мониторинга реакторов, включая измерение спектра антинейтрино отработанного ядерного топлива или разработку меньших детекторов для использования ближе к реакторам.