Zelfs nadat een kernreactor is uitgeschakeld, blijft hij fluisteren. Voor het eerst hebben wetenschappers die zwakke, spookachtige nagloed gedetecteerd: een stroom antineutrino's die wordt geproduceerd door langlevend radioactief verval in de brandstof, lang nadat de reactor donker is geworden.
De meting vond plaats bij de kerncentrale Chooz in Noord-Frankrijk, waar de Double Chooz-detector ondergronds ligt op ongeveer 400 meter van twee reactorkernen. De detector, gevuld met meer dan 30 kubieke meter vloeibare scintillator, ving ongeveer 100 antineutrino-kandidaatgebeurtenissen op gedurende 17,2 dagen terwijl beide reactoren volledig waren stilgelegd. Het signaal kwam overeen met gedetailleerde simulaties van restradioactiviteit in de kernen en nabijgelegen splijtstofbassins.
Een signaal dat shutdown overleeft
Antineutrino's zijn de lichtste en meest ongrijpbare bekende deeltjes in het universum. Ze gaan door bijna alles heen, inclusief reactorafscherming, met weinig interferentie. Wanneer een ervan interageert in de vloeibare scintillator van de detector, produceert het een karakteristieke dubbele lichtflits die opvalt tegen de achtergrondruis.
Onderzoekers van het Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, Duitsland, onder leiding van Anthony Onillon en Thierry Lasserre, analyseerden de gegevens. De detectie vereiste uitzonderlijk lage achtergronden en zorgvuldige analysetechnieken die door de jaren heen door de Double Chooz-samenwerking zijn ontwikkeld. Tot nu toe richtten reactor-antineutrino-experimenten zich op operationele reactoren, waar de flux veel groter is. Dit is de eerste directe experimentele bevestiging van voorspellingen die antineutrino-emissies van stilgelegde reactoren en splijtstof beschrijven.
Waarom lokale bewoners dit zouden moeten weten
De Chooz-centrale ligt in de Ardennen in Noord-Frankrijk, een land dat sterk afhankelijk is van kernenergie. Voor bewoners is de reactor een vertrouwde aanwezigheid, maar de nieuwe bevinding heeft implicaties die verder gaan dan lokale nieuwsgierigheid. Antineutrino-detectoren zouden uiteindelijk reactoren kunnen monitoren, zelfs wanneer ze offline zijn, wat een nieuw hulpmiddel biedt voor nucleaire veiligheid en safeguards.
Het onderzoek, gepubliceerd in Physical Review Letters, laat zien dat deze detectoren informatie over kernreactoren kunnen verzamelen, zelfs tijdens shutdown-periodes. Die mogelijkheid zou kunnen helpen verifiëren dat brandstof blijft waar het moet zijn, zelfs wanneer een reactor niet draait. De meting bevestigt ook dat het verval van langlevende splijtingsproducten maanden of jaren doorgaat, wat een zwak maar detecteerbaar signaal produceert.
De detectie van deze restgloed opent een nieuw venster op de levenscyclus van nucleaire brandstof. Het bewijst dat de instrumenten die worden gebruikt om actieve reactoren te bestuderen ook kunnen zien wat er gebeurt nadat ze stilvallen, en biedt een continue observatielijn van operatie tot langdurige opslag.
