Nieuwe wetenschappelijke bevindingen suggereren dat neutrinodetectoren een belangrijke rol kunnen spelen bij het zorgen voor een betere monitoring en veiligere opslag van radioactief materiaal in opslagplaatsen voor nucleair afval. Onderzoekers van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) in Duitsland hebben berekeningen gemaakt om de neutrinostraling vast te stellen die verbruikte splijtstof uitzendt. Hun cijfers laten zien dat neutrino-detectoren in bepaalde scenario's nuttig kunnen zijn.

Neutrino's ondergaan bijna geen interactie met materie, en dus kunnen ze praktisch ongehinderd door de aarde en elk door mensen gemaakt schild doordringen. "Elke seconde, ongeveer 100 miljard neutrino's per vierkante centimeter treffen de aarde vanaf de zon, zowel dag als nacht. Omdat neutrino's slechts zwak interageren met materie, ze behoren tot de moeilijkst te detecteren elementaire deeltjes, " zei professor Joachim Kopp van de Universiteit van Mainz. Kopp is een expert op het gebied van theoretische neutrinofysica.

Het bètaverval van radioactieve splijtingsproducten genereert neutrino's in zeer grote hoeveelheden. Echter, er is een minimale energie van 1,8 mega-elektronvolt nodig om deze deeltjes te detecteren via het proces van omgekeerd bètaverval. Alleen dan kunnen ze worden geregistreerd in een scintillatiedetector, een tank gevuld met speciale minerale oliën. De hoogenergetische deeltjes interageren met de protonen in de tank, een karakteristiek lichtsignaal afgeven.

Dergelijke neutrino-detectoren worden al experimenteel gebruikt om kerncentrales te bewaken terwijl ze in bedrijf zijn. Echter, voor het monitoren van opgeslagen kernafval zijn er, tot nu toe, geen detectoren. "In-service reactoren produceren aanzienlijk meer neutrino's dan ontmantelde reactoren of opgeslagen radioactief materiaal, " legde Kopp uit, erop wijzend dat het om veiligheidsredenen momenteel bijzonder belangrijk is om toezicht te houden op de locatie van kernafval.

Voor hun paper in Fysieke beoordeling toegepast , Joachim Kopp en Vedran Brdar van JGU en Patrick Huber van Virginia Tech in de VS berekenden eerst de neutrinoflux die wordt uitgestoten door radioactief strontium-90 en andere splijtingsproducten in verbruikte splijtstof. Vervolgens hebben ze verschillende scenario's overwogen waarin wordt beschreven hoe en waar de emissies kunnen worden gedetecteerd.

In een van deze, een geschikte detector zou bijzonder nuttig zijn voor het bewaken van bovengrondse opslagfaciliteiten, bijvoorbeeld, op locatie in kerncentrales. Een neutrinodetector in dit scenario zou kunnen detecteren of radioactief materiaal was verwijderd zonder gedocumenteerd te zijn. Volgens de berekeningen is metingen met een detector met een capaciteit van 40 ton zouden ongeveer een jaar moeten duren. "Dat klinkt als een lange tijd, maar het enige dat nodig zou zijn, zou zijn om de detector te positioneren en te wachten. Het grote voordeel is dat we de inhoud van een container kunnen controleren zonder deze ooit te hoeven openen, " zei Kopp. Meestal is het voldoende om de detector 10 tot 100 meter verderop te plaatsen, bijvoorbeeld, op een vrachtwagentrailer. Volgens Kop, deze methode zou bijzonder geschikt kunnen zijn om de non-proliferatie van materiaal voor kernwapens te verzekeren, daarom heeft de Europese Gemeenschap voor Atoomenergie EURATOM al interesse getoond in dit onderzoek.

In een tweede scenario de fysici stellen een scenario voor waarin ondergrondse bergingen worden gemonitord, met als voorbeeld de voorgestelde Yucca Mountain-opslagplaats in Nevada. In deze situatie, significante neutrinoflux zou worden gedetecteerd, zelfs op het oppervlak van een kleine tank van 10 ton. "Echter, enkele realistische gevaren, zoals het ontsnappen van zeer kleine hoeveelheden radioactief materiaal, zou helaas niet worden gedetecteerd, ' zei Kopp.

Een derde scenario dat de wetenschappers in hun berekeningen in overweging namen, was het detecteren van onvolledig gedocumenteerde opslagfaciliteiten, zoals die op de Hanford Site, een nu niet meer gebruikt nucleair complex in de Amerikaanse staat Washington uit het tijdperk van de Koude Oorlog. "In dit geval, de huidige detectortechnologie is nog niet helemaal toereikend, onder andere omdat kosmische straling de metingen verstoort, " zei Kopp. Echter, de eerste prototypes voor dergelijke detectoren die dit probleem vermijden, bestaan ​​al.