Même après l'arrêt d'un réacteur nucléaire, il continue de murmurer. Pour la première fois, des scientifiques ont détecté cette faible lueur fantomatique : un flux d'antineutrinos produits par la désintégration radioactive à vie longue dans le combustible, bien après que le réacteur s'est éteint.
La mesure a eu lieu à la centrale nucléaire de Chooz, dans le nord de la France, où le détecteur Double Chooz est installé sous terre à environ 400 mètres de deux cœurs de réacteurs. Le détecteur, rempli de plus de 30 mètres cubes de scintillateur liquide, a capté environ 100 événements candidats d'antineutrinos sur 17,2 jours alors que les deux réacteurs étaient complètement arrêtés. Le signal correspondait à des simulations détaillées de la radioactivité résiduelle dans les cœurs et les piscines de combustible usé à proximité.
Un signal qui survit à l'arrêt
Les antineutrinos sont les particules connues les plus légères et les plus insaisissables de l'univers. Ils traversent presque tout, y compris le blindage des réacteurs, avec peu d'interférence. Lorsque l'un d'eux interagit à l'intérieur du scintillateur liquide du détecteur, il produit un double flash de lumière caractéristique qui se distingue du bruit de fond.
Des chercheurs de l'Institut Max-Planck de physique nucléaire à Heidelberg, en Allemagne, dirigés par Anthony Onillon et Thierry Lasserre, ont analysé les données. La détection a nécessité des bruits de fond exceptionnellement faibles et des techniques d'analyse minutieuses développées au fil des ans par la collaboration Double Chooz. Jusqu'à présent, les expériences sur les antineutrinos de réacteurs se concentraient sur les réacteurs en fonctionnement, où le flux est beaucoup plus important. C'est la première confirmation expérimentale directe des prédictions décrivant les émissions d'antineutrinos des réacteurs arrêtés et du combustible usé.
Pourquoi les habitants locaux devraient s'y intéresser
La centrale de Chooz est située dans la région des Ardennes, dans le nord de la France, un pays qui dépend fortement de l'énergie nucléaire. Pour les habitants, le réacteur est une présence familière, mais cette nouvelle découverte a des implications au-delà de la curiosité locale. Les détecteurs d'antineutrinos pourraient éventuellement surveiller les réacteurs même lorsqu'ils sont hors ligne, offrant un nouvel outil pour la sûreté nucléaire et les garanties.
La recherche, publiée dans Physical Review Letters, montre que ces détecteurs peuvent recueillir des informations sur les réacteurs nucléaires même pendant les périodes d'arrêt. Cette capacité pourrait aider à vérifier que le combustible reste là où il doit être, même lorsqu'un réacteur ne fonctionne pas. La mesure confirme également que la désintégration des produits de fission à vie longue se poursuit pendant des mois ou des années, produisant un signal faible mais détectable.
La détection de cette lueur résiduelle ouvre une nouvelle fenêtre sur le cycle de vie du combustible nucléaire. Elle prouve que les outils utilisés pour étudier les réacteurs actifs peuvent aussi voir ce qui se passe après qu'ils se taisent, offrant un fil continu d'observation de l'exploitation au stockage à long terme.
