211service.com
Antineutrino-detektorer kan upptäcka förstörelsen av vapenplutonium
Ett av problemen med att demontera kärnvapen är vad man ska göra med det överblivna plutoniumet av vapenkvalitet.
Ett självklart svar är att bränna det inuti blandoxidkärnreaktorer, så kallade för att de bränner en blandning av uran- och plutoniumoxider. Klyvningsprocessen förstör plutoniumet, vilket säkerställer att det inte längre kan användas.
Men det finns ett problem. Tänk om landet i fråga byter plutonium mot något annat, vanligt gammalt uran kanske? I det här scenariot kunde denna hypotetiska stat lura världen att tro att den hade avväpnats när den i själva verket hade lagrat plutonium istället.
Frågan om verifiering håller experter på kärnspridning vakna på natten. Så de har varit upptagna med att leta efter ett sätt för observatörer att berätta vad en reaktor verkligen brinner.
Idag säger Anna Hayes och vänner vid Los Alamos National Laboratory i New Mexico att de har kommit på just en sådan teknik: tricket, säger de, är att leta efter de antineutriner som reaktorn producerar.
Under de senaste åren har kärnkraftsexperter genomfört ett antal tester där de har övervakat antineutrinoeffekten från reaktorer. I princip kan den här tekniken användas för att upptäcka otillåtna reaktorer och på den här bloggen har vi tittat på denna teknik här och här .
Detektorerna består av ett kärl med gadoliniuminnehållande vätska omgivet av sköldar för att sålla bort oönskade signaler och detektorer som letar efter de berättande om en antineutrino-reaktion. Denna består av dubbelenergipulser - den första från en positron-elektronförintelse och den andra från en neutroninfångning av en gadoliniumkärna.
Nu säger Hayes och co att den här typen av detektorer kan användas för att inte bara avgöra om en kärnklyvning äger rum utan vilken typ av bränsle det handlar om.
Nyckeln är att klyvningen av plutonium-239 bara släpper ut 42 procent av de antineutriner som uran-238 gör.
Så länge som kraften som produceras av reaktorn är känd, kan antalet antineutriner som den avger och hur detta förändras över tiden användas för att räkna ut andelen plutonium som är involverad i reaktionerna. Signalerna kan särskiljas genom kombinationen av deras magnituder och deras förändringshastighet med bränsleförbränning, säger Hayes och co.
Naturligtvis är saker och ting inte riktigt så enkelt i verkligheten. En komplicerande faktor är att Los Alamos-beräkningarna antar att bränslet är färskt. I praktiken förskjuter de flesta reaktorer dock sin bränsletillförsel. Så när som helst kommer en reaktor att innehålla lite färskt bränsle men också äldre bränslen. I så fall, erkänn Hayes och co, kommer antineutrino-signalerna för dessa att ändras beroende på kärnsammansättningen.
Det verkar inte vara en showstopper. Och det betyder att detta ser ut som en lovande teknik som kan spela en viktig roll för att verifiera förstörelsen av plutonium i framtiden.
Ref: arxiv.org/abs/1110.0534 : Theory of Antineutrino Monitoring of Burning MOX Plutonium Fuels