El experimento de partículas canadiense SNO+ ha capturado neutrinos generados en plantas de energía nuclear a cientos de kilómetros de distancia. Por lo tanto, es posible monitorear la actividad de los reactores nucleares de forma remota.
Un puñado de destellos de luz, eso es todo lo que pueden manejar después de 190 días de medición. Sin embargo, los físicos del Observatorio de Neutrinos de Sudbury (SNO+) están alentando. Tras años de investigación, presentan en la revista científica Cartas de revisión física evidencia de que su detector ha visto 14 neutrinos generados en plantas de energía nuclear cercanas. Tal medición remota te dice lo que está sucediendo en el reactor sin que tengas que estar en la central eléctrica.
Según los investigadores, más de la mitad de los neutrinos capturados proceden de las centrales nucleares canadienses de Bruce, Darlington y Pickering en el estado de Ontario, entre 240 y 350 kilómetros del detector. El resto podría provenir de otros quince núcleos de reactores en Canadá y alrededor de un centenar en EE.UU. SNO+ no puede rastrear los neutrinos hasta reactores nucleares individuales, porque la información sobre el movimiento del neutrino se pierde durante el proceso de medición.
LEA TAMBIÉN
«El túnel de viento era la pieza del rompecabezas que le faltaba al ganador del Tour Jonas Vingegaard»
El profesor flamenco Bert Blocken jugó un papel en la victoria de Jonas Vingegaard en el Tour de Francia. Desde 2017 es aerody…
ultrapuro
Los neutrinos se crean en todo tipo de reacciones nucleares, como la fusión nuclear en el centro del sol y la fisión nuclear en las centrales nucleares. Estas ‘partículas fantasma’ son la forma más común de materia en el universo, pero nunca las verás. Los neutrinos se deslizan a través del escudo más grueso sin detenerse. Por ejemplo, vuelan sin esfuerzo a través de los metros de hormigón armado alrededor de un reactor nuclear, e incluso a través de la tierra. Muy raramente un neutrino reacciona con la materia normal. Eso es lo que usan los detectores de neutrinos.
SNO+ utiliza un tanque de agua ultrapura de doce metros de ancho para detectar una pequeña fracción de todos los neutrinos que pasan. El detector está ubicado en la mina de níquel canadiense Creighton, a 2 kilómetros bajo tierra. El grueso techo de roca sobre el detector asegura que la instalación sensible apenas se vea afectada por otras partículas del universo, como los rayos cósmicos.
El tipo correcto de neutrino
‘SNO+ se diseñó originalmente para capturar neutrinos de alta energía del universo distante’, dice el físico de partículas Isabel Falcón en la Universidad de Sussex, uno de los científicos detrás de la investigación. «Estos neutrinos son interesantes como fuente de información sobre las supernovas, por ejemplo, pero también porque pueden haber desempeñado un papel en la desaparición de toda la antimateria en los primeros días del universo».
Al igual que los detectores de neutrinos mucho más grandes KM3NeT e IceCube, SNO+ busca la señal de luz débil que se crea cuando un neutrino golpea un núcleo atómico de hidrógeno en el agua. Los detectores encuentran principalmente neutrinos que se originan en el sol o en supernovas, porque tienen más energía. Los neutrinos de reactor también se han medido antes con detectores especializados como PEINADO.
Según experto en observaciones de neutrinos Ernst Jan Buis de la Universidad Tecnológica de Delft, que no está afiliada a SNO+, la medición de los neutrinos del reactor por parte del experimento es un logro en sí mismo. ‘Detectores de agua Cherenkov como SNO+ no suelen ser lo suficientemente sensibles para medir neutrinos de esta baja energía.’
señales de interferencia
Por lo tanto, la medición no fue sin problemas. Los investigadores tuvieron que esforzarse mucho para encontrar los 14 neutrinos del reactor. Estaban ocultos en el ruido de otras señales de medición, como la desintegración radiactiva natural del torio y el uranio en la corteza terrestre.
La mayor fuente de interferencia en la búsqueda de neutrinos del reactor resultó ser el cristal de los detectores de luz en SNO+, dice Falk. Contienen una bocanada de material radiactivo que emite pequeños destellos de luz, como el destello de luz que traiciona a un neutrino del reactor. ‘Vimos 10.000 veces más de esas señales de interferencia que los neutrinos del reactor. Afortunadamente, esta señal de interferencia se mide principalmente en el detector de luz donde se origina, mientras que el destello de un neutrino del reactor es visible en todo el tanque. Así podríamos diferenciarlos.
supervisión
¿Cuál es exactamente el uso de un dispositivo que puede ver desde una distancia considerable qué tan rápido está funcionando una planta de energía nuclear? Según Elisabeth Falk, podría usar esa información para averiguar si alguien está haciendo retroceder material fisible o incluso está usando un reactor para cultivar plutonio apto para armas. ‘Si puede llevar a cabo inspecciones en el sitio, por supuesto que es mejor. Pero esa no siempre es una opción, como en Corea del Norte o Irán”.
experto en reactores Bryan van der Ende del laboratorio de investigación nuclear canadiense, que no participa en la investigación, cuestiona la posible aplicación. Según él, el monitoreo remoto requiere mediciones mucho más detalladas que las que SNO+ presenta actualmente. «Si desea saber si el operador de un reactor se adhiere a las reglas, debe poder ver cuántas y qué tipo de reacciones nucleares tienen lugar a lo largo del tiempo. Medir solo catorce neutrinos en 190 días, que también provienen de diferentes reactores, no es suficiente”.
Ernst-Jan Buis también sigue siendo escéptico sobre la vigilancia nuclear con detectores de neutrinos. «El problema sigue siendo que los neutrinos son tan difíciles de medir que se necesitan grandes instalaciones». Según Buis, una configuración ‘pequeña’ con solo unas pocas toneladas de material de detección solo tiene un rango de medición de unos pocos kilómetros. ‘Idealmente, desea colocar su detector en algún lugar donde haya pocas fuentes de interferencia. Pero para un sistema de monitoreo no tienes otra opción.’
No obstante, el rendimiento de SNO+ tiene potencial, piensa Van der Ende. ‘Un detector de neutrinos con un alcance de cientos de kilómetros significa que puedes detectar reactores secretos en un área. Esas son exactamente el tipo de instalaciones en las que alguien intentaría cultivar plutonio ilegalmente. .
partícula fantasma
Cada segundo, trillones de neutrinos recorren tu cuerpo, originados por la fusión nuclear en el sol. Pero en una vida, en promedio, solo uno choca con un átomo en su cuerpo, por lo que es probable que estas partículas fantasmas reaccionen con otra materia.
Wolfgang Pauli predijo las escurridizas partículas en 1930 para tapar agujeros en la teoría de la descomposición radiactiva. No fue hasta 1956 que los experimentos realmente observaron el neutrino.