La cattura e l’analisi delle particelle di antimateria si stanno dimostrando promettenti per il monitoraggio delle operazioni dei reattori nucleari, anche a distanze di centinaia di chilometri. Questo è quanto emerge da uno studio condotto dai ricercatori dell’Università di Sheffield e dell’Università delle Hawaii, pubblicato su AIP Advances da AIP Publishing. Le implicazioni di questa scoperta potrebbero rivelarsi cruciali per la sicurezza nel settore del nucleare.
I reattori nucleari a fissione rappresentano una fonte energetica fondamentale per molti Paesi e, secondo le previsioni, la capacità energetica globale potrebbe raddoppiare entro il 2050. Tuttavia, un problema persistente è la difficoltà di determinare se un reattore nucleare viene utilizzato anche per la produzione di materiale destinato alla costruzione di armi nucleari. Per risolvere questo dilemma, gli scienziati hanno sviluppato un rivelatore capace di registrare e analizzare gli antineutrini emessi dai reattori nucleari, permettendo così di monitorare le loro attività.
“In questo lavoro, testiamo un progetto di rivelatore che potrebbe essere utilizzato per misurare l’energia delle emissioni di particelle dei reattori nucleari a fissione a grandi distanze“, ha dichiarato Stephen Wilson, uno degli autori dello studio. “Queste informazioni potrebbero dirci non solo se un reattore esiste e qual è il suo ciclo operativo, ma anche quanto è lontano il reattore“, ha continuato Wilson.
I neutrini, particelle elementari prive di carica e con una massa quasi nulla, hanno una controparte di antimateria chiamata antineutrini, spesso prodotta durante le reazioni nucleari. La cattura di queste particelle e l’analisi dei loro livelli energetici permette di ottenere informazioni cruciali, dal ciclo operativo del reattore fino alla composizione degli isotopi nel combustibile esaurito.
Il rivelatore proposto dal gruppo di ricerca si basa sul fenomeno della radiazione Cherenkov, che si verifica quando le particelle cariche si muovono a una velocità superiore a quella della luce all’interno di un determinato mezzo, producendo una caratteristica luce blu. Questo fenomeno è stato a lungo utilizzato per rilevare neutrini nei laboratori di astrofisica e ora viene adattato per monitorare i reattori nucleari.
I ricercatori suggeriscono di collocare il rivelatore nel nord-est dell’Inghilterra, con l’obiettivo di rilevare gli antineutrini provenienti dai reattori del Regno Unito e della Francia settentrionale. Tuttavia, il progetto non è privo di ostacoli: gli antineutrini provenienti dall’atmosfera e dallo spazio possono interferire con il segnale. Inoltre, i reattori molto distanti generano segnali estremamente deboli, a volte dell’ordine di un singolo antineutrino al giorno.
Per ridurre queste interferenze, il team ha proposto di collocare il rivelatore in una miniera, a oltre un chilometro di profondità. “Discriminare tra queste particelle è una sfida analitica significativa, e riuscire a misurare uno spettro di energia può richiedere un tempo impraticabile“, ha spiegato Wilson. “Per molti versi, ciò che mi ha sorpreso di più è che questo non è in realtà impossibile“, ha aggiunto lo scienziato, esprimendo speranza che il rivelatore possa stimolare ulteriori discussioni sull’uso degli antineutrini per monitorare i reattori, inclusa la misurazione dello spettro degli antineutrini nel combustibile nucleare esaurito o lo sviluppo di dispositivi più piccoli da posizionare vicino ai reattori.
Lo sviluppo di questa tecnologia apre nuovi orizzonti per la sorveglianza e la sicurezza del nucleare, offrendo un metodo non invasivo per tracciare le operazioni dei reattori su scala globale.
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