I rivelatori di antineutrino possono individuare la distruzione del plutonio di grado militare

Uno dei problemi nello smantellamento delle armi nucleari è cosa fare con il plutonio avanzato per armi.

Una risposta ovvia è bruciarlo all'interno di reattori nucleari ad ossido misto, così chiamati perché bruciano una miscela di ossidi di uranio e plutonio. Il processo di fissione distrugge il plutonio, assicurando che non possa più essere utilizzato.

Ma c'è un problema. E se il paese in questione cambiasse il plutonio con qualcos'altro, magari del semplice vecchio uranio? In questo scenario, questo stato ipotetico potrebbe indurre il mondo a pensare di essersi disarmato quando, in realtà, ha invece accumulato il plutonio.

La questione della verifica tiene svegli di notte gli esperti di proliferazione nucleare. Quindi sono stati impegnati a cercare un modo per gli osservatori di dire cosa sta realmente bruciando un reattore.

Oggi, Anna Hayes e gli amici del Los Alamos National Laboratory nel New Mexico affermano di aver escogitato una tecnica del genere: il trucco, dicono, è cercare gli antineutrini prodotti dal reattore.

Negli ultimi anni, gli esperti nucleari hanno condotto una serie di test in cui hanno monitorato la produzione di antineutrino dai reattori. In linea di principio, questa tecnica potrebbe essere utilizzata per individuare reattori illeciti e, su questo blog, abbiamo esaminato questa tecnologia qui e qui .

I rivelatori sono costituiti da una vasca di liquido contenente gadolinio circondata da scudi per schermare segnali indesiderati e rivelatori alla ricerca di quelli rivelatori di una reazione antineutrino. Questo consiste in un doppio impulso di energia: il primo da un annichilazione positrone-elettrone e il secondo da una cattura di neutroni da parte di un nucleo di gadolinio.

Ora Hayes e colleghi affermano che questo tipo di rivelatori può essere utilizzato per determinare non solo se si sta verificando una fissione nucleare, ma anche che tipo di combustibile è coinvolto.

La chiave è che la fissione del plutonio-239 emette solo il 42 per cento degli antineutrini dell'uranio-238.

Quindi, se si conosce la potenza prodotta dal reattore, il numero di antineutrini che emette e come questo cambia nel tempo, si può utilizzare per calcolare la frazione di plutonio coinvolta nelle reazioni. I segnali sono distinguibili dalla combinazione delle loro magnitudini e del loro tasso di variazione con il consumo di carburante, afferma Hayes e co.

Certo, le cose non sono così semplici come nella vita reale. Un fattore complicante è che i calcoli di Los Alamos presumono che il carburante sia fresco. In pratica, tuttavia, la maggior parte dei reattori scagliona il proprio apporto di carburante. Quindi, in qualsiasi momento, un reattore conterrà del combustibile nuovo ma anche combustibili più vecchi. In tal caso, ammettono Hayes e co., i segnali antineutrino per questi cambieranno a seconda della composizione del nucleo.

Non sembra essere uno spettacolo. E ciò significa che questa sembra una tecnologia promettente che potrebbe svolgere un ruolo importante nel verificare la distruzione del plutonio in futuro.

Rif: arxiv.org/abs/1110.0534 : Teoria del monitoraggio dell'antineutrino della combustione di combustibili al plutonio MOX

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