Даже после того как вы выключаете ядерный реактор, он не уходит тихо в ночь. Глубоко в его сердце долгоживущие радиоактивные продукты деления продолжают распадаться в течение месяцев или лет, испуская слабый поток антинейтрино — самых неуловимых частиц Вселенной, которые проходят сквозь защиту реактора, как вежливый призрак сквозь стену.

Теперь коллаборация Double Chooz впервые измерила это остаточное антинейтринное излучение, как сообщается в Physical Review Letters. Под руководством Энтони Ониллона и Тьерри Лассера из Института ядерной физики Макса Планка (MPIK) в Гейдельберге, Германия, исследование показывает, что детекторы антинейтрино могут шпионить за реакторами, даже когда они выключены, открывая новые возможности для мониторинга, безопасности и гарантий.

Измерение проводилось на АЭС Шооз на севере Франции, где детектор Double Chooz расположен под землей примерно в 400 метрах от двух реакторных блоков станции. Детектор содержит более 30 кубических метров жидкого сцинтиллятора, который вспыхивает при взаимодействии антинейтрино — редкое событие, но с характерным двойным световым сигналом, отличающим его от фонового шума.

За 17,2 дня наблюдений при полностью заглушенных реакторах детектор зарегистрировал около 100 кандидатов в антинейтринные события, связанных с остаточной радиоактивностью в активных зонах и близлежащих бассейнах выдержки отработавшего топлива. Сигнал соответствовал детальным симуляциям, учитывающим остаточный ядерный топливный инвентарь и распад долгоживущих продуктов деления, что дало первое прямое экспериментальное подтверждение предсказаний о выбросах после остановки.

«До сих пор эксперименты с реакторными антинейтрино были в основном сосредоточены на работающих реакторах, где поток антинейтрино гораздо больше», — отмечает доктор Ониллон. «Обнаружение крошечного остаточного сигнала после остановки потребовало исключительно низкого фона и тщательных методов анализа, разработанных коллаборацией Double Chooz за многие годы».

Другие эксперименты, такие как JUNO-TAO, уже следуют этому примеру, используя данные с выключенным реактором для изучения антинейтрино отработавшего топлива. TAO работает над выделением слабого излучения, но Double Chooz теперь предоставил первый опубликованный эталон для этого призрачного свечения.

Результаты показывают, что детекторы антинейтрино могут независимо подтверждать статус реактора и отслеживать запасы отработавшего топлива, даже во время технического обслуживания или после остановки. Double Chooz, изначально построенный для изучения нейтринных осцилляций и измерения угла смешивания θ13, добавил еще одно первое в свое резюме: обнаружение слабого нейтринного свечения после того, как реактор погружается во тьму. Потому что кто не любит хорошую историю о привидениях с научным поворотом?