Физики предложили искать скрытое производство плутония в термоядерных реакторах
Ученые из США показали, что компактный детектор антинейтрино может заметить скрытое производство плутония в термоядерном реакторе. Такой подход нужен для контроля будущих установок, которые должны давать чистую энергию, но могут иметь двойное назначение.
Источник: Новости науки.
МОСКВА, 26 мая. /Новости науки/. Американские физики предложили использовать небольшие детекторы антинейтрино для контроля термоядерных реакторов будущего. Такие приборы смогут выявлять скрытое производство плутония и других тяжелых изотопов, говорится в статье, принятой к публикации в журнале Physical Review Applied.
Авторы работы считают, что термоядерная энергетика может стать одним из источников безуглеродной энергии. Но у таких реакторов есть риск двойного применения. Мощный поток нейтронов внутри установки в теории можно использовать не только для получения энергии, но и для превращения урана-238 или тория-232 в материалы, пригодные для ядерного оружия.
Исследование провели Александр Глейзер, Роберт Голдстон и профессор Политехнического университета Виргинии Патрик Хубер. Они изучили сценарий, при котором в рабочую зону термоядерного реактора тайно добавляют небольшие частицы урана-238. Под действием нейтронов часть этого вещества может превращаться в плутоний.
По расчетам ученых, реактор мощностью 1,5 ГВт в таком сценарии способен произвести несколько килограммов плутония за месяц. При этом сам процесс оставит след: при делении тяжелых ядер возникнут антинейтрино. Эти почти неуловимые частицы свободно проходят сквозь вещество, поэтому их трудно скрыть или экранировать.
Физики смоделировали два типа материалов, которые могут использоваться в защитной и рабочей оболочке термоядерных реакторов: расплавы лития и свинца, а также соли фтора, лития и бериллия. В обоих случаях появление урана и плутония меняло поток антинейтрино. У него возникал характерный энергетический спектр, который можно отличить от естественного фона и от частиц, рождающихся при активации материалов реактора.
По оценке авторов, для такого контроля может хватить детектора массой около одной тонны. Он сможет заметить производство даже относительно небольших объемов расщепляющегося материала за срок порядка 30 дней. Это важно, потому что подобные приборы можно разместить рядом с реактором без вмешательства в его работу.
Термоядерные реакторы пока не стали промышленным источником энергии. Наиболее перспективными считают токамаки и стеллараторы. Токамаки ближе к практическому применению: к этому типу относится международный экспериментальный реактор ИТЭР, который строят во Франции при участии России, ЕС, США, Китая и других стран.
Работа показывает, что системы контроля для будущей термоядерной энергетики нужно проектировать заранее. Авторы считают, что антинейтринные детекторы могут стать одним из инструментов такого контроля и снизить риск скрытого военного использования мирных установок.
Авторы работы считают, что термоядерная энергетика может стать одним из источников безуглеродной энергии. Но у таких реакторов есть риск двойного применения. Мощный поток нейтронов внутри установки в теории можно использовать не только для получения энергии, но и для превращения урана-238 или тория-232 в материалы, пригодные для ядерного оружия.
Исследование провели Александр Глейзер, Роберт Голдстон и профессор Политехнического университета Виргинии Патрик Хубер. Они изучили сценарий, при котором в рабочую зону термоядерного реактора тайно добавляют небольшие частицы урана-238. Под действием нейтронов часть этого вещества может превращаться в плутоний.
По расчетам ученых, реактор мощностью 1,5 ГВт в таком сценарии способен произвести несколько килограммов плутония за месяц. При этом сам процесс оставит след: при делении тяжелых ядер возникнут антинейтрино. Эти почти неуловимые частицы свободно проходят сквозь вещество, поэтому их трудно скрыть или экранировать.
Физики смоделировали два типа материалов, которые могут использоваться в защитной и рабочей оболочке термоядерных реакторов: расплавы лития и свинца, а также соли фтора, лития и бериллия. В обоих случаях появление урана и плутония меняло поток антинейтрино. У него возникал характерный энергетический спектр, который можно отличить от естественного фона и от частиц, рождающихся при активации материалов реактора.
По оценке авторов, для такого контроля может хватить детектора массой около одной тонны. Он сможет заметить производство даже относительно небольших объемов расщепляющегося материала за срок порядка 30 дней. Это важно, потому что подобные приборы можно разместить рядом с реактором без вмешательства в его работу.
Термоядерные реакторы пока не стали промышленным источником энергии. Наиболее перспективными считают токамаки и стеллараторы. Токамаки ближе к практическому применению: к этому типу относится международный экспериментальный реактор ИТЭР, который строят во Франции при участии России, ЕС, США, Китая и других стран.
Работа показывает, что системы контроля для будущей термоядерной энергетики нужно проектировать заранее. Авторы считают, что антинейтринные детекторы могут стать одним из инструментов такого контроля и снизить риск скрытого военного использования мирных установок.
