211service.com
Antineutrino-detektorer kan opdage ødelæggelsen af Plutonium af våbenkvalitet
Et af problemerne ved demontering af atomvåben er, hvad man skal gøre med det resterende våbenkvalitetsplutonium.
Et oplagt svar er at brænde det inde i blandede oxid-atomreaktorer, såkaldte fordi de brænder en blanding af uran- og plutoniumoxider. Fissionsprocessen ødelægger plutoniumet, hvilket sikrer, at det ikke længere kan bruges.
Men der er et problem. Hvad hvis det pågældende land skifter plutonium til noget andet, almindeligt gammelt uran måske? I dette scenarie kunne denne hypotetiske stat narre verden til at tro, at den var blevet afvæbnet, mens den faktisk havde oplagret plutonium i stedet for.
Spørgsmålet om verifikation holder nuklear spredningseksperter vågne om natten. Så de har haft travlt med at lede efter en måde, hvorpå observatører kan fortælle, hvad en reaktor egentlig brænder.
I dag siger Anna Hayes og venner ved Los Alamos National Laboratory i New Mexico, at de har fundet på netop sådan en teknik: Tricket, siger de, er at lede efter de antineutrinoer, som reaktoren producerer.
I de seneste år har atomeksperter udført en række tests, hvor de har overvåget antineutrino-output fra reaktorer. I princippet kunne denne teknik bruges til at spotte ulovlige reaktorer, og på denne blog har vi set på denne teknologi her og her .
Detektorerne består af et kar af gadoliniumholdig væske omgivet af skjolde for at afskærme uønskede signaler, og detektorer, der leder efter de fortælende om en antineutrino-reaktion. Dette består af en dobbelt energiimpuls - den første fra en positron-elektron-udslettelse og den anden fra en neutronindfangning af en gadoliniumkerne.
Nu siger Hayes og co, at denne slags detektorer kan bruges til ikke blot at bestemme, om der finder en nuklear fission sted, men hvilken slags brændstof, der er involveret.
Nøglen er, at spaltningen af plutonium-239 kun udsender 42 procent af de antineutrinoer, som uranium-238 gør.
Så længe reaktoren producerer energi, kan antallet af antineutrinoer, den udsender, og hvordan dette ændrer sig over tid, bruges til at beregne den del af plutonium, der er involveret i reaktionerne. Signalerne kan skelnes ved kombinationen af deres størrelser og deres ændringshastighed med brændstofforbrænding, siger Hayes og co.
Selvfølgelig er tingene ikke helt så enkle som det i det virkelige liv. En komplicerende faktor er, at Los Alamos-beregningerne antager, at brændstoffet er friskt. I praksis forskyder de fleste reaktorer imidlertid deres brændstoftilførsel. Så til enhver tid vil en reaktor indeholde noget frisk brændsel, men også ældre brændstoffer. I så fald, indrømme Hayes og co, vil antineutrino-signalerne for disse ændre sig afhængigt af kernesammensætningen.
Det ser ikke ud til at være en showstopper. Og det betyder, at dette ligner en lovende teknologi, der kan spille en vigtig rolle i at verificere ødelæggelsen af plutonium i fremtiden.
Ref: arxiv.org/abs/1110.0534 : Theory of Antineutrino Monitoring of Burning MOX Plutonium Fuels