PRL: антинейтрино показали активность реактора после его остановки

Физики впервые количественно измерили поток антинейтрино, который сохраняется после полной остановки атомных реакторов. Слабое излучение зарегистрировала международная коллаборация Double Chooz на АЭС Шооз на севере Франции.

После прекращения цепной реакции образование новых продуктов деления практически останавливается. Однако уже накопившиеся долгоживущие радиоактивные изотопы продолжают распадаться в частично выгоревшем топливе внутри реакторов и в отработавших сборках, размещенных в расположенных рядом бассейнах выдержки. Этот процесс сопровождается испусканием антинейтрино.

Частицы крайне редко взаимодействуют с веществом и могут беспрепятственно проходить через корпус реактора и окружающую защиту. Для их регистрации ученые использовали подземный детектор Double Chooz, расположенный примерно в 400 метрах от двух реакторных установок. Его рабочая часть содержит более 30 кубометров жидкого сцинтиллятора. При взаимодействии с антинейтрино вещество производит характерный двойной световой сигнал, который можно отделить от фоновых событий.

Исследователи изучили данные, полученные в 2017 году во время четырех периодов, когда оба реактора одновременно остановили для обслуживания или перегрузки топлива. Общая продолжительность этих интервалов достигла 24,4 дня. После учета времени, когда установка не могла вести наблюдения, рабочая выборка ближнего детектора составила 17,2 дня.

В диапазоне энергий, где остаточный сигнал проявлялся наиболее отчетливо, установка зарегистрировала 106 плюс-минус 18 событий-кандидатов. Статистическая значимость результата достигла 5,9 сигмы. Расчеты, основанные на составе топлива, активности продуктов деления и моделях спектра антинейтрино, предсказывали 88 плюс-минус семь событий. Таким образом, экспериментальные данные совпали с результатами моделирования в пределах погрешности.

До сих пор подобные эксперименты преимущественно работали с действующими реакторами, которые создают значительно более мощный поток частиц. Double Chooz впервые напрямую подтвердил расчеты остаточного излучения от остановленных реакторов и находящегося рядом отработавшего топлива.

Метод в перспективе позволит независимо проверять состояние реакторных установок во время обслуживания и после остановки, а также контролировать запасы отработавшего ядерного топлива. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters (PRL).

Читайте также: BESIII представила самые веские свидетельства существования глюболла