Nove tehnologije u vezi sa zaštitom od nuklearne radijacije povećat će sigurnost nuklearnih postrojenja

Znanstvenici iz Nacionalnog istraživačkog nuklearnog sveučilišta MEPhI proveli su niz eksperimenata koji će pomoći u poboljšavanju točnosti daljinskog upravljanja nuklearnim reaktorima za gotovo tisuću puta.

Načelo rada uređaja, koji svjetsku nuklearnu sigurnost može podići na novu razinu, temelji se na nedavno otkrivenom fenomenu koherentnog elastičnog raspršivanja neutrino-jezgre.

O rezultatima studije, podržane od strane Rosatom State Atoms Energy Corporation, izvijestila je tiskovna služba sveučilišta.

Jedna od metoda nadzora nuklearnih reaktora je analiza neutrinskog zračenja. Ona pomaže u sprečavanju neovlaštenog uklanjanja nuklearnog goriva, koje bi se moglo koristiti za proizvodnju ilegalnog nuklearnog oružja. Analiza se izvodi na daljinu, kako bi se izbjeglo ometanje rada nuklearnih elektrana pod sumnjom.

“Neutrino čestice su elementarne čestice koje su nastale u velikim količinama u nuklearnim reakcijama. Kako bi se osiguralo da one prestanu prodirati u nuklearni reaktor, potreban je zid olova koji bi bio neizmjerno debeo. Analizom neutrinskog zračenja možemo razumjeti izotopski sastav reakcije i ono što se trenutno događa u središtu jezgre reaktora”, rekao je voditelj projekta i voditelj Međuresornog laboratorija za eksperimentalnu nuklearnu fiziku, Alexander Bolozdynya.

Istraživači s Nacionalnog istraživačkog nuklearnog sveučilišta MEPhI objasnili su da se radom nuklearnih reaktora stvara izotop 239Pu, takozvani plutonij s oružjem, kao jedan od produkata raspadanja nuklearnog goriva. Detektori neutrinskog zračenja omogućuju otkrivanje povlačenja ovog materijala ili fiksiranje promjene u izotopskom sastavu reakcije.

Poboljšavanjem metode upravljanja neutrino česticama, znanstvenici iz NRNU MEPhI rade na novom tipu dvofaznih detektora emisije, utemeljenih na učinku koherentnog elastičnog raspršivanja neutrino-jezgre (CEvNS) na teške atomske jezgre. Iako su ga predvidjeli sovjetski znanstvenici prije više od 40 godina, ovaj je fenomen otkriven u eksperimentu ubrzanja tek 2017. godine.

Prema istraživačima NRNU MEPhI, korištenje CEvNS efekta omogućuje stvaranje detektora koji će biti gotovo 1.000 puta osjetljiviji na reaktorske neutrino-čestice od postojećih uređaja. Suvremeni neutrino detektori strukture su od više tona, usporedive veličine s nuklearnim reaktorom, dok se novi detektor može implementirati kao mobilna jedinica male veličine.

Trenutno su znanstvenici dovršili analizu podataka dobivenih tijekom drugog u povijesti promatranja koherentnog elastičnog raspršivanja neutrino-jezgre. Prema njihovim riječima, rezultati su omogućili znatno razjašnjavanje teorijskog modela fenomena. Ovaj put, relativno lagane jezgre argona korištene su kao neutrinska meta.

“Argon je po svojstvima blizak ksenonu koji se koristi u našem eksperimentalnom dvofaznom detektoru emisije RED-100, ali je znatno jeftiniji. Dobiveni podaci pokazali su da se plemeniti plinovi mogu koristiti za stvaranje relativno kompaktnih detektora neutrino zračenja”, objasnio je Alexander Bolozdynya.

Prema MEPhI znanstvenicima, detektor kojeg dizajniraju, već je privukao pozornost odbora Međunarodne agencije za atomsku energiju (IAEA), jer će njegova primjena nuklearnu energiju učiniti sigurnijom i transparentnijom.

Nadalje, znanstvenici su naglasili da je osjetljivost novog detektora također sasvim prikladna za čisto znanstvene svrhe, na primjer za analizu neutrinskog zračenja Sunca ili zvijezda supernove, što će im omogućiti za bolje razumijevanje procesa koji se događaju u njima.

Tim znanstvenika planira provesti prva ispitivanja perspektivnog detektora u NE Kalinjin već sljedeće godine.

Rad na RED-100 i na istraživanju procesa CEvNS podržao je Grant Ruske zaklade za znanost №18-12-00135.

Rad na ispitivanju RED-100, na razvoju tehnologije za učinkovito daljinsko upravljanje jezgrom nuklearnog reaktora NPP, podržao je ”JSC Science and Innovations” iz  ”Rosatom State Atoms Energy Corporation”.