Los reactores de fisión nuclear sirven como fuente de energía clave para gran parte del mundo, y se espera que la capacidad energética global casi se duplique para 2050. Un problema, sin embargo, es la dificultad de saber si también se está utilizando material de reactor nuclear para fabricarlo. La captura y análisis de partículas de antimateria de armas se ha mostrado prometedora para monitorear operaciones específicas de reactores a medida que ocurren, incluso a cientos de kilómetros de distancia.
En Progreso de la 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 identificar sus perfiles energéticos a kilómetros de distancia como medio para 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 un reactor de fisión nuclear a grandes distancias”, dijo el autor Stephen Wilson. “Esta información puede decirnos no sólo si existe un reactor 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 todo, desde los ciclos funcionales hasta isótopos específicos en el combustible.
El diseño del detector del grupo explota la radiación Cherenkov, un fenómeno en el que se emite radiación cuando partículas cargadas se mueven a través de un medio a velocidades más rápidas 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 para detectar neutrinos en laboratorios de astrofísica.
Los investigadores propusieron ensamblar su dispositivo 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 enturbiar la señal, especialmente porque los reactores muy distantes superan la pequeña señal, a veces del orden de un solo antineutrino por día.
Para ello, el grupo propuso colocar sus detectores en una mina a más de 1 km bajo tierra.
“Discriminar entre estas partículas también es un desafío de análisis importante, y poder medir un espectro de potencia puede llevar un tiempo irrealmente largo”, dijo Wilson. “En muchos sentidos, lo que más me sorprendió es que en realidad no es imposible”.
Wilson espera que el detector estimule más debates sobre cómo usar antineutrinos para monitorear los reactores, incluida la medición del espectro de antineutrinos del combustible nuclear gastado o la construcción de detectores más pequeños para usar cerca de los reactores.