Los detectores de antineutrinos pueden detectar la destrucción de plutonio apto para armas

Uno de los problemas al desmantelar las armas nucleares es qué hacer con el plutonio de grado de armas sobrante.

Una respuesta obvia es quemarlo dentro de reactores nucleares de óxidos mixtos, llamados así porque queman una mezcla de óxidos de uranio y plutonio. El proceso de fisión destruye el plutonio, asegurando que ya no se pueda utilizar.

Pero hay un problema. ¿Qué pasa si el país en cuestión cambia el plutonio por otra cosa, tal vez uranio viejo? En este escenario, este estado hipotético podría engañar al mundo haciéndole creer que se había desarmado cuando, de hecho, había almacenado plutonio en su lugar.



La cuestión de la verificación mantiene despiertos a los expertos en proliferación nuclear por la noche. Así que han estado ocupados buscando una forma de que los observadores puedan saber qué reactor realmente está quemando.

Hoy, Anna Hayes y amigos del Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México dicen que se les ocurrió una técnica así: el truco, dicen, es buscar los antineutrinos que produce el reactor.

En los últimos años, los expertos nucleares han realizado una serie de pruebas en las que han monitoreado la producción de antineutrinos de los reactores. En principio, esta técnica podría usarse para detectar reactores ilícitos y, en este blog, hemos analizado esta tecnología. aquí y aquí .

Los detectores consisten en una tina de líquido que contiene gadolinio rodeada de escudos para filtrar señales no deseadas y detectores que buscan los indicadores de una reacción antineutrino. Consiste en pulsos de doble energía: el primero de una aniquilación de positrones y electrones y el segundo de una captura de neutrones por un núcleo de gadolinio.

Ahora Hayes y sus colegas dicen que este tipo de detectores se pueden usar para determinar no solo si se está produciendo una fisión nuclear, sino también qué tipo de combustible está involucrado.

La clave es que la fisión del plutonio-239 emite solo el 42 por ciento de los antineutrinos que emite el uranio-238.

Entonces, siempre que se conozca la energía producida por el reactor, la cantidad de antineutrinos que emite y cómo esto cambia con el tiempo se puede usar para calcular la fracción de plutonio involucrada en las reacciones. Las señales se distinguen por la combinación de sus magnitudes y su tasa de cambio con el consumo de combustible, dicen Hayes y compañía.

Por supuesto, las cosas no son tan simples como eso en la vida real. Un factor que complica la situación es que los cálculos de Los Alamos asumen que el combustible es nuevo. En la práctica, sin embargo, la mayoría de los reactores escalonan su entrada de combustible. Entonces, en cualquier momento, un reactor contendrá algo de combustible nuevo, pero también combustibles más antiguos. En ese caso, admite Hayes y compañía, las señales de antineutrino para estos cambiarán dependiendo de la composición del núcleo.

Eso no parece ser un éxito. Y eso significa que parece una tecnología prometedora que podría desempeñar un papel importante en la verificación de la destrucción del plutonio en el futuro.

Ref: arxiv.org/abs/1110.0534 : Teoría de la monitorización de antineutrinos de la quema de combustibles de plutonio MOX

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