Американские исследователи разработали подход, позволяющий использовать компактные детекторы антинейтрино для обнаружения незаконного производства даже очень малых количеств плутония и других тяжелых изотопов в термоядерных реакторах будущего.
«Elchi» сообщает, что, как пишут физики в статье в научном журнале «Physical Review Applied», это позволит повысить ядерную безопасность данных установок.
В исследовании отмечается: «Термоядерные реакторы станут основой безкарбоновой энергетики будущего, однако эти системы теоретически можно использовать и для производства оружейных делящихся материалов. Мы показали, что подобное незаконное использование этих установок, в принципе, можно обнаружить даже с помощью небольшого детектора антинейтрино».
Авторы этой идеи — группа физиков под руководством профессора Виргинского политехнического университета США Патрика Хубера — отмечают, что термоядерные реакторы в настоящее время рассматриваются как более безопасная альтернатива обычным ядерным реакторам с точки зрения нераспространения ядерного оружия. Тем не менее, они создают мощные потоки нейтронов, которые сами по себе могут быть применены для превращения урана-238 и тория-232 в другие элементы, потенциально пригодные для использования в оружии.
В частности, теоретически частицы или соединения урана или тория могут быть незаметно добавлены в систему охлаждения этих термоядерных реакторов. Это позволило бы «злоумышленникам» всего за одну неделю получить десятки килограммов плутония или урана-233, пригодных для использования в ядерных и термоядерных боеголовках. Эти соображения побудили профессора Хубера и других ученых детально изучить, как именно эти незаконные радионуклиды могут себя «выдать».
Руководствуясь этой идеей, ученые рассчитали, как поток нейтронов, создаваемый небольшим термоядерным реактором мощностью 1,5 ГВт, будет воздействовать на атомы урана-238 внутри охлаждающих жидкостей, состоящих из сплавов лития и свинца или солей фтора, лития и бериллия, использование которых планируется в подобных установках. Эти расчеты показали, что в обоих случаях взаимодействие нейтронов с ураном-238 и другими радионуклидами будет порождать большое количество антинейтрино с уникальной структурой энергетического спектра.
Профессор Хубер и другие ученые обнаружили, что эти частицы можно отличить от антинейтрино, возникающих в результате естественных процессов и попадающих на Землю из космоса, и зафиксировать их. Даже если масштабы производства плутония относительно невелики, это можно сделать с помощью компактного детектора антинейтрино весом всего в одну тонну. Физики в заключение заявили, что подобные устройства помогут обеспечить ядерную безопасность чистых и надежных источников энергии.
Məryəm