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物理学家提出了一种监测核废料的新方法

2019-05-01 17:04:42来源:

新的科学发现表明,中微子探测器可能在确保更好地监测和更安全地储存核废料处置地点的放射性物质方面发挥重要作用。德国约翰内斯古腾堡大学(JGU)的研究人员进行了计算,以确定废核燃料排放的中微子辐射。他们的数据表明,中微子探测器在某些情况下可能很有用。

中微子几乎不与物质发生相互作用,因此它们几乎不受地球和任何人造盾牌的穿透。“每平方厘米撞击地球每秒钟约100十亿中微子从太阳,白天和夜间。由于中微子只有弱与物质发生相互作用,他们是最困难的基本粒子检测中,”从的PRISMA集群解释约阿希姆·柯普教授美因茨大学的卓越成就。Kopp是理论中微子物理学领域的专家,并在2014年获得了ERC起始资助,这是欧盟颁发的最高奖项之一。

放射性裂变产物的β衰变会产生非常大量的中微子。然而,通过逆β衰变过程检测这些粒子需要1.8兆电子伏特的最小能量。只有这样,他们才能在闪烁探测器中注册,这是一个装满特殊矿物油的罐子。高能粒子与罐中的质子相互作用,发出特征光信号。

这种中微子探测器已经在实验中用于监测核电厂在运行中的情况。然而,为了监测储存的核废料,目前还没有探测器。“在役反应堆比退役的反应堆或储存的放射性物质产生更多的中微子,”Kopp解释说,并指出,出于安全考虑,目前监测核废料的下落尤其重要。

中微子监测废核燃料

他们的论文在Physical Review Applied来自JGU的Joachim Kopp和Vedran Brdar以及美国弗吉尼亚理工大学的Patrick Huber首先计算了放射性锶-90和乏核燃料中其他裂变产物所释放的中微子通量。然后,他们考虑了几个方案,详细说明了如何或在何处检测到排放。在这些中的一个中,合适的探测器对于监测地上存储设施特别有用,例如,在核电站的现场监测。在这种情况下,中微子探测器可以检测放射性物质是否已经被移除而没有记录。根据计算,使用容量为40吨的探测器的测量必须运行大约一年。“听起来好像很长一段时间,但所需要的只是定位探测器并等待。

在第二种情况下,物理学家计算了一个监测地下储存库的情况,以内华达州提出的Yucca Mountain储存库为例。据此,即使在10吨重的小型水箱表面,也会检测到显着的中微子通量。“然而,遗憾的是,一些现实的危险,例如极少量放射性物质的逃逸,将无法被发现,”科普说。

科学家们在计算中处理的第三种情况是检测到未完全记录的储存设施,例如汉福德遗址,这是一个自冷战时期美国华盛顿州现已废弃的核设施。“在这种情况下,目前的探测器技术还不够完善,其中包括因为宇宙辐射会使测量失真,”科普说。然而,已经存在用于避免该问题的这种检测器的第一原型。