Neutrina patří mezi nejhůře zachytitelné částice ve vesmíru. Právě jejich schopnost procházet hmotou téměř bez interakce ale může být užitečná při kontrole jaderných zařízení
Vygenerováno v Nano Banana Pro
Vědci poprvé změřili „dozvuk“ odstaveného jaderného reaktoru. Prozradila ho antineutrina
Neutrina patří mezi nejhůře zachytitelné částice ve vesmíru. Právě jejich schopnost procházet hmotou téměř bez interakce ale může být užitečná při kontrole jaderných zařízení. Experiment Double Chooz nyní poprvé změřil jejich zbytkový tok z odstavených reaktorů a vyhořelého paliva.
bac
Jaderný reaktor lze podle všeho sledovat i poté, co se zastaví. Podle mezinárodního experimentu publikovaném na vědeckém serveru Physical Review zaměřil mezinárodní tým Double Chooz slabý tok antineutrin, který přetrvává i po odstavení reaktoru. Částice vznikají při rozpadu radioaktivních produktů štěpení a mohou tak poskytnout informace o tom, co se uvnitř elektrárny děje, aniž by do ní bylo nutné zasahovat.
Antineutrina patří podle vědeckého serveru Phys.org mezi nejhůře zachytitelné částice vůbec. Nemají elektrický náboj a s běžnou hmotou reagují jen velmi vzácně. Právě proto ale mohou projít nejen samotným reaktorem, ale i jeho ochrannými vrstvami. Pro fyziky jsou tak zajímavým nástrojem pro sledování jaderných zařízení.
Reaktor se vypne, antineutrina ale nezmizí
Experiment probíhal u francouzské jaderné elektrárny Chooz B, kde byly pod zemí umístěny dva detektory. Ten bližší se nachází přibližně 400 metrů od dvojice reaktorů, druhý zhruba 1,05 kilometru daleko. Double Chooz původně sloužil především ke studiu oscilací neutrin.
Francouzské jaderná elektrárna Chooz B
Zdroj: Raimond Spekking, Wikimedia Commons
Výzkumníci tentokrát využili období, kdy byly oba reaktory odstavené. Během 17,2 dne tak mohli hledat mnohem slabší signál, který za běžného provozu překrývá výrazně silnější tok antineutrin.
„Reaktorové“ experimenty se dosud soustředily především na zařízení v provozu, kde je tok antineutrin mnohem vyšší, vysvětluje fyzik Anthony Onillon z německého Max-Planck-Institutu, který se na vedení experimentu podílí.
Výsledek je překvapivě přesvědčivý. V energetickém rozsahu, kde vědci očekávali nejsilnější zbytkový signál, detektor zachytil 106 událostí, přičemž statistická nejistota měření činila 18 událostí. Teoretický model přitom předpovídal 88 událostí s nejistotou sedmi. Naměřená hodnota tedy dobře odpovídá tomu, co vědci očekávali od antineutrin ze zbytkového radioaktivního rozpadu.
Důležitá je především takzvaná statistická významnost 5,9 sigma. Zjednodušeně řečeno to znamená, že pravděpodobnost, že by podobný výsledek vznikl pouze náhodným šumem a ve skutečnosti žádný očekávaný signál neexistoval, je extrémně malá. Ve fyzice částic se za velmi silný důkaz obvykle považuje už hodnota pěti sigma. 5,9 sigma tak představuje velmi přesvědčivý výsledek, že detektor skutečně zachytil očekávaný tok antineutrin.
Palivo pracuje i po odstavení
Antineutrina nevznikají proto, že by odstavený reaktor dál „běžel“. Jejich zdrojem jsou dlouho žijící radioaktivní produkty štěpení, které se rozpadají ještě měsíce až roky po ukončení provozu. Část zbytkového toku pochází z paliva, které zůstává v reaktoru, a část z vyhořelého paliva uloženého v chladicích bazénech.
Právě to dělá z výsledku zajímavý nástroj pro monitorování jaderných zařízení a jaderné bezpečnosti. Antineutrina totiž dokážou projít materiálem, který jiné metody výrazně komplikuje. Detektor tak může získávat informace o stavu reaktoru zvenčí.
Výzkumníci ale zatím nemají nástroj, který by umožňoval sledovat každý detail. Naměřený signál je velmi slabý a současná přesnost například nestačí k tomu, aby bylo možné spolehlivě odhalit změnu odpovídající malému počtu palivových článků. Studie proto především představuje důkaz, že lze zbytkové antineutrino záření odstaveného reaktoru skutečně měřit.
