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中微子探测器更好地监测放射性物质并使其更加安全

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2018-05-21 13:23
来源:实验与分析
Ilka Ottleben
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  根据新的科学证据,有史以来最难以发现的基本粒子 - 中微子 - 有助于更好地监测和储存核废料库中的放射性物质。在约翰内斯·古腾堡大学美因茨(JGU)科学家们通过使用中微子探测器的核废料中微子辐射所造成的威胁可能被确定,这些计算的基础上表明,在某些情况下使用中微子探测器的将是有益的。

  中微子几乎不与物质相互作用,因此可以穿透地球,任何人造盾牌几乎不受阻碍。“每秒钟,每平方厘米太阳约有1000亿中微子昼夜抵达地球。但是因为中微子只能通过弱相互作用与物质接触,所以它们是最难检测的基本粒子,“Dr. med。med教授解释说。JUU卓越集团的Joachim Kopp。这位科学家是理论中微子物理领域的专家,并于2014年获得ERC启动资助,这是他在欧盟最受赞同的资助措施之一。

  中微子在放射性裂变产物的β衰变期间形成

  放射性裂变产物的β衰变会产生非常大量的中微子。然而,对于它们通过反向β衰变的检测,这些粒子必须具有1.8兆电子伏的最小能量。然后,他们可以在闪烁检测器中检测到,闪烁检测器是装满特殊矿物油的储罐。高能粒子与现有质子在储罐中相互作用,产生特征光信号。

  中微子探测器已经在核电站使用

  这种中微子探测器已经被用于监测核电厂的持续运行。目前还没有用于监测储存的核废料的探测器。“运行反应堆产生的中微子远多于关闭反应堆或存放放射性物质,”Kopp解释说,他指出,特别是出于安全原因,重要的是要留意核废料的下落。

  核废料:中微子监测废放射性核燃料

  在他们在杂志物理评论应用约阿希姆柯普和JGU的韦德兰Brdar和美国大学的弗吉尼亚理工大学的帕特里克·贝尔出版先计算发射放射性锶-90和其他在废核燃料裂变产物产生的中微子流量。然后,他们会看一些如何或在哪里可以检测到排放的情景。因此,相应的探测器对于监测地上沉积物特别有用,例如在核电站的现场。如果放射性物质没有记录在案,这里可以检测到中微子探测器。

  根据计算,对于40吨检测器,测量值需要运行约一年。“这听起来很长时间,但足以让探测器停下来等待。最大的好处是我们可以检查容器的内容而不必打开容器“,Kopp解释了这个过程。如果探测器放置在距离10到100米的地方,例如在卡车的拖车上,通常就足够了。在估计Kopp时,该方法对不含核武器材料的扩散特别感兴趣,这就是为什么欧洲原子能共同体已经表达了对EURATOM的兴趣。

  地下或未完整记录的核废料沉积物

  在第二种情况下,物理学家使用内华达州提议的尤卡山储存库的例子来计算监测地下储存库的情况。在这里,即使在一个10吨的小坦克的表面上也能检测到显着的中微子通量。“然而,不幸的是,只有少量放射性物质泄漏的现实危险不能被发现,”Kopp说。

  科学家们在计算中使用的第三种情况是检测到记录不完整的矿床,例如汉福德矿场的矿床,可追溯到美国华盛顿州的冷战核电站。“此外,目前的探测器技术还不够充分,部分原因是因为宇宙辐射会影响测量结果,”Kopp解释道。但是,已经有了可以避免这个问题的探测器原型。

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