Nuciferův experiment - Nucifer experiment

The Nuciferův experiment je navrhovaná zkouška zařízení a metodik pro použití neutrino detekce (nebo konkrétněji antineutrino detekce) pro monitorování nukleární reaktor činnost a hodnocení izotopového složení paliv reaktoru pro smlouva o nešíření jaderných zbraní monitorování dodržování předpisů. Na základě myšlenky navržené L.A.Mikaélyanem v roce 1977 byl Nuciferův experiment navržen IAEA v říjnu 2008.

Nucifer Collaboration se skládá z výzkumníků z různých francouzských výzkumných institucí, včetně Subatech a CEA Saclay a od Max-Planck-Institut für Kernphysik v Heidelbergu v Německu. Zdá se, že nejsou k dispozici žádné informace o původu názvu „Nucifer“. Někdy je publikován v all-caps („NUCIFER“), což znamená, že by se mohlo jednat o zkratku, ale toto použití není konzistentní, a to ani mezi publikacemi a prezentacemi napsanými účastníky projektu.

Pozadí

V návaznosti na návrh Mikaélyana a jeho spolupracovníků z roku 1977 používat detekci neutrin k jadernému monitorování,[1][2] do doby, než se provedou výzkumní pracovníci z Lawrence Livermore a Sandia National Laboratories zkonstruoval prototyp antineutrinového detektoru s použitím 0,64 tuny Gadolinium - máčená kapalina scintilátor a umístil jej 25 m od jádra Stanice jaderné elektrárny San Onofre (PÍSNĚ) v Kalifornii.[3][4][5] Na setkání skupiny IAEA Novel Technologies ve Vídni v říjnu 2008 byly přezkoumány výsledky experimentu SONGS a bylo zjištěno, že ukazují potenciál tohoto přístupu. Na stejném setkání představili účastníci spolupráce společnosti Nucifer svůj návrh na konstrukci podobného, ​​ale vylepšeného detektoru. Jejich návrh zahrnoval výsledky rozsáhlých simulací ilustrujících životaschopnost přístupu[6] a je v současné době tímto orgánem hodnocena jako potenciální ochrana proti šíření jaderných zbraní.

Návrh detektoru

Kritéria návrhu specifikovaná IAEA vyžadují nástroj pro monitorování reaktoru, který je kompaktní, přenosný, levný, bezpečný a dálkově ovladatelný. Mělo by být možné nenápadně umístit takové monitorovací zařízení v blízkosti jaderného reaktoru, aniž by to mělo nepříznivý dopad na bezpečný provoz tohoto reaktoru, a na dálku sledovat náznaky výroby jaderných materiálů určených pro aplikace zbraní v rozporu s mezinárodními smlouvami o nešíření jaderných zbraní. Například detekce změny antineutrinového spektra v souladu s odstraněním velkého množství 239Pu z reaktoru by vyvolalo podezření a vyžadovalo další vyšetřování.[7]

Navrhovaný detektor se skládá z válcové ocelové nádrže obsahující jednu tunu kapalného scintilátoru dopovaného Gd a 16 8 " fotonásobiče oddělen od materiálu scintilátoru akrylovým diskem o tloušťce 25 cm. Celý přístroj je obklopen vrstvami olova a polyethylenu, aby poskytoval stínění proti záření pozadí. Mezi detekční nádrží a stíněním je plastový scintilátor mion detektor určený k detekci přítomnosti mionů produkovaných rozpadem piony z kosmické záření. Je-li spuštěno, toto zařízení muon-veto označuje jakýkoli signál zachycený trubicemi fotonásobiče v nádrži a tyto signály by byly z výpočtů vyloučeny, protože by pravděpodobně nebyly vytvořeny reaktorem. Celková stopa zařízení je 2,5 x 2,5 m2.[8][9][10]

Plánované milníky

  • Testy integrace v laboratoři mělké hloubky Saclay ALS, které probíhají od roku 2010.
  • Instalace a testování detektorů ve výzkumném reaktoru CEA-Saclay Osiris (2011-2012).
  • Instalace a testování detektoru na NEMOCNÝ výzkumný reaktor v Grenoblu pro kalibraci čistého 235U ν spektrum.
  • Instalace a testování detektorů v komerčním jaderném reaktoru. (2013)

Antineutrinová anomálie reaktoru

Jedním z potenciálních problémů, které bude muset Nuciferův experiment řešit, je anomálie ve stávajícím souboru údajů týkajících se toku neutrin / antineutrinů z jaderných reaktorů po celém světě. Naměřené hodnoty tohoto toku se zdají být pouze 94% hodnoty očekávané z teorie.[11] Není známo, zda je to způsobeno neznámou fyzikou (se slabým míšením s sterilní neutrina je uváděno jako možné vysvětlení některými výzkumníky[12]), experimentální chyba v měření nebo chyby ve výpočtech teoretického toku. V každém případě budou spolupracovníci společnosti Nucifer tento efekt hledat a budou jej muset vzít v úvahu při svých kalibracích.

Reference

  1. ^ Yu. V. Klimov, et al. "Neutrino metoda dálkové měření výkonu a výkonu reaktoru" Atomová energie, Sv. 762, str. 123-127, 1994
  2. ^ L. A. Mikaélyan "Neutrino Laboratory v atomové továrně (základní a aplikované výzkumy)", Neutrino-77. Sborník příspěvků z mezinárodní konference o fyzice neutrin a astrofyziky neutrin, která se konala ve dnech 18. – 24. Června 1922 v údolí Baksan., Moskva: Nakladatelství „Nauka“ sv. 2, str. 383, 1977.
  3. ^ N. Bowden et al.„Experimentální výsledky antineutrinového detektoru pro kooperativní monitorování jaderných reaktorů,“ Nucl. Instrum. Metody Phys. Res. A, Accel. Spektrum. Zjistit. Doc. Vybavit., sv.572, str. 985–998, 2007
  4. ^ N. Bowden, „Stav nedávného nasazení detektorů v SONGS,“[trvalý mrtvý odkaz ] představeno na AAP Workshop, Paříž, Francie, prosinec 2007
  5. ^ N.Bowden, „Monitorování a zabezpečení reaktorů pomocí antineutrinových detektorů,“ J. Phys., Conf. Ser., sv. 136, str. 022008, 2008
  6. ^ „Závěrečná zpráva: Zaměřený seminář o detekci antineutrinů pro bezpečnostní aplikace“, zpráva semináře IAEA, ředitelství IAEA, Vídeň, Rakousko, říjen 2008
  7. ^ M. Fallot et al. „Simulace jaderných reaktorů pro odhalení různorodých scénářů: schopnosti antineutrinové sondy“, předneseno na Listopad 2010 IAEA Symposium o mezinárodních zárukách. Číslo papíru: IAEA-CN-184/246.
  8. ^ A. Porta (pro spolupráci Nucifer), „Detekce neutrin v reaktoru pro nešíření pomocí experimentu Nucifer“, J. Phys .: Konf. Ser. 203, 012092. DOI: 10.1088/1742-6596/203/1/012092
  9. ^ A. Porta et al. "Detekce neutrinu reaktoru pro nešíření zbraní pomocí experimentu NUCIFER", Transakce IEEE v jaderné vědě, 57, str. 2732-2739, říjen 2010. DOI: 10.1109 / TNS.2009.2035119
  10. ^ Čt. Lasserre et al. „Detekce neutrinu reaktoru pro nešíření zbraní pomocí experimentu NUCIFER“, představený na Listopad 2010 IAEA Symposium o mezinárodních zárukách. Číslo papíru: IAEA-CN-184/27
  11. ^ Zmínit, G., et al. "Anomálie antineutrinového reaktoru" Phys. Rev. D 83, 073006 (2011). DOI: 10.1103 / PhysRevD.83.073006. arXiv:1101.2755v4 [hep-ex]
  12. ^ G. Karagiorgi, „Konfrontace nedávných údajů o oscilaci neutrin se sterilními neutriny“, Sborník z konference DPF-2011, Providence, RI, 8. – 13. Srpna 2011. arXiv: 1110.3735v1 [hep-ph]

externí odkazy