Antimaterie-Detektoren können Monitor Rogue nukleare Aktivität helfen.

Um Kernreaktoren für verbotene Nutzungen wie Waffe-Herstellung zu scannen, arbeiten Forscher jetzt auf Remoteüberwachung von nuklearen Aktivitäten durch die Fokussierung auf ätherische Teilchen als Antineutrinos bekannt.

Kernreaktoren liefern den Planeten mit einem Großteil seines Stroms, die allein in Frankreich mit mehr als drei Viertel seiner macht. In Waffen verwenden jedoch das Uran und Plutonium, die dienen, wenn ihr Brennstoff aus Reaktoren für umgeleitet werden kann. [Top 10 größten Explosionen]

Die International Atomic Energy Agency hat nukleare Sicherheit Systeme zur Überwachung der diese Reaktoren installiert. Zwar effektiv, können nicht diese Systeme in Echtzeit genau bestimmen wie viel Plutonium oder Uran in den Brennstäben von Reaktoren in Betrieb ist. Einige dieser Systeme auch stören mit Reaktor Operationen.

Nun untersuchen die Forscher Geräte bekannt als Antineutrino Detektoren als eine kontinuierliche, in Echtzeit und weniger aufdringliche Technik als die vorherige Sicherung Systeme. Und die International Atomic Energy Agency hat damit begonnen, das Potenzial dieser Detektoren zu behalten Reaktoren durch kennzeichnen überschüssige Plutonium und Uran verwendet darüber hinaus, was die Betreiber es erklären macht. Solchen Detektor konnte durch Schutzmaßnahmen Agenturen auf der Reaktor-Website ein paar Dutzend Yards vom Reaktorkern platziert werden.

Erkennung von ungeraden Partikel

Hier ist, wie sie funktionieren würde: Kernreaktionen und radioaktiven Zerfall emittieren Teilchen Neutrinos und ihre Antimaterie Gegenstücke, Antineutrinos genannt. Diese Partikel können durch Materie fast unberührt zip.

"Kernspaltung Reaktoren die intensivsten künstlichen Quelle der Antineutrinos," sagte Physiker Nathaniel Bowden am Lawrence Livermore National Laboratory. "sie produzieren nicht nur Antineutrinos Neutrinos."

Außerordentlich selten reagiert ein Antineutrino mit ein Proton in ein Neutron und ein Positron, das Antimaterie-Gegenstück eines Elektrons zu produzieren. Positronen vernichten schnell Elektronen, Generierung von Gamma-Strahlen.

Die Detektoren, die Forscher bauen enthalten Instrumente, die vor Ort die Neutronen und Gamma-Strahlen, die aus Antineutrino Kollisionen sowie ein Material mit vielen Protonen darin resultieren. Die Anzahl der Antineutrinos, die Kernreaktoren emittieren ist so groß, dass ein Detektor nur eine kubische yard (0,75 Kubikmeter) oder so groß genug, um Rekord Hunderte oder Tausende von ihnen pro Tag ist. [Geheimnisvolle Strahlung kann Flugpassagiere Streik]

"Zwei der Erkennung Medien wir in der Regel verwenden werden Szintillatoren genannt – diese besteht aus stabilem Kunststoff oder eine Art von Öl, Materialien, die eine Menge von Wasserstoff oder im wesentlichen Protonen enthalten" Bowden erklärt. (Ein Wasserstoffatom besteht aus einem Proton und ein Elektron.) "Sie stellen auch etwas, das macht die Erkennung Material funkeln – Licht abgeben, wenn geladene Teilchen darin interagieren."

Eine andere Art der Detektor-System stützt sich auf Wasser als Erkennung Material. Dort Forscher suchen Sie stattdessen nach Cherenkov-Strahlung, ist eine Art von Licht emittiert, wenn ein geladenes Teilchen schneller als das Licht durch ein Material reist. (Dies ist möglich, weil jeder Strahlen von Licht eine bestimmten Wellenlänge zu besitzen, wenn ein Teilchen kleiner als die Wellenlänge ist, kann es durch bestimmte Materialien schneller als Licht können zip.)

"Diese Cherenkov-Strahlung ist etwa 10-Mal geringer als die mit der Szintillatoren produziert, so dass es unsere Aufgabe erschwert, aber Wasser natürlich sehr günstig, ist so dass wir Erschwinglichkeit mit Leistung traden," sagte Bowden.

Unterirdische Detektoren

Im Idealfall werden Antineutrino Detektoren unterirdisch, platziert, da das darüber liegende Material Schutzschild gegen Kosmische Strahlung hilft, die als Antineutrinos verwechselt werden könnte. Dennoch haben nicht alle Reaktoren unterirdische Räume, wo solche Detektoren untergebracht werden könnten, so Forscher auch Geräte entwickeln, die über dem Boden arbeiten können, und berücksichtigen Sie den zusätzlichen Lärm vor kosmischen Strahlen.

"Wenn diese Technologie wurde im großen und ganzen akzeptiert werden, ich einen Antineutrino-Detektor, Kosten $100.000, vergleichbar zu anderen Reaktor-Schutz-Systeme im Einsatz, mit größerer Fähigkeit erwarten würde", sagte Bowden.

Wissenschaftler am Lawrence Livermore und Sandia National Laboratories haben Proof of Principle, dass Tests, die mittlere Detektoren zeigen Kernreaktoren, überwachen können mit einem flüssigen Szintillator-Detektor etwa 30 Fuß (10 Meter) unter der Erde durchgeführt. Jetzt Forscher in Kalifornien zwei Prototyp oberirdischen Antineutrino Detektoren an der San Onofre Nuclear Generating Station testen, Wasser mit Hilfe einer festen Kunststoff Szintillator, die anderen mit.

"Wir haben ermutigende Anzeichen dafür, dass wir über-Boden-Fähigkeit in der Zukunft haben kann," sagte Bowden LiveScience.

Die Wissenschaftler erläutern ihre Ergebnisse 2 Mai Tagung der American Physical Society in Anaheim, Kalifornien

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