Нуцифер эксперимент - Nucifer experiment

В Нуцифер Эксперимент это предлагаемый тест оборудования и методик использования нейтрино обнаружение (или, точнее, антинейтрино обнаружение) для мониторинга ядерный реактор активности и оценка изотопного состава реакторных топлив для договор о нераспространении мониторинг соблюдения. На основе идеи, предложенной Л.А. Микаэляном в 1977 году, эксперимент Нуцифера был предложен МАГАТЭ в октябре 2008 г.

Коллаборация Nucifer состоит из исследователей из различных французских исследовательских институтов, в том числе Субатек и CEA Saclay и из Max-Planck-Institut für Kernphysik в Гейдельберге, Германия. По всей видимости, информации о происхождении названия «Нуцифер» нет. Иногда он публикуется заглавными буквами («NUCIFER»), подразумевая, что это может быть аббревиатура, но такое использование не является последовательным, даже среди публикаций и презентаций, написанных участниками проекта.

Фон

Следуя предложению Микаэляна и его сотрудников в 1977 году об использовании детектирования нейтрино для ядерного мониторинга,[1][2] В отношении реализации концепции проводилось мало работы, пока исследователи из Лоуренс Ливермор и Сандийские национальные лаборатории сконструировал прототип детектора антинейтрино, используя 0,64 тонны Гадолиний легированная жидкость сцинтиллятор и разместил его в 25 м от ядра АЭС Сан-Онофре (ПЕСНИ) в Калифорнии.[3][4][5] В октябре 2008 г. на встрече группы МАГАТЭ по новым технологиям в Вене были рассмотрены результаты эксперимента SONGS, которые продемонстрировали потенциал этого подхода. На той же встрече участники коллаборации Nucifer представили свое предложение о создании аналогичного, но улучшенного детектора. Их предложение включало результаты обширного моделирования, иллюстрирующие жизнеспособность подхода.[6] и в настоящее время оценивается этим органом как потенциальная защита от распространение ядерного оружия.

Конструкция детектора

Критерии проектирования, определенные МАГАТЭ, предусматривают создание компактного, портативного, недорогого, безопасного и дистанционно управляемого инструмента для контроля реактора. Должна быть предусмотрена возможность незаметного размещения такого устройства мониторинга рядом с ядерным реактором, не оказывающего негативного воздействия на безопасную работу этого реактора, и удаленного мониторинга на предмет признаков производства ядерных материалов, предназначенных для применения в оружии, в нарушение международных договоров о нераспространении. Например, обнаружение изменения в спектре антинейтрино, согласующегося с удалением большого количества 239Пу из реактора вызовет подозрения и потребует дальнейшего расследования.[7]

Предлагаемый детектор состоит из цилиндрического стального резервуара, содержащего одну тонну жидкого сцинтилляционного материала, легированного Gd, и 16 8 дюймов. фотоумножители отделен от материала сцинтиллятора акриловым диском толщиной 25 см. Весь аппарат окружен слоями свинца и полиэтилена для защиты от радиационного фона. Между резервуаром обнаружения и экраном находится пластиковый сцинтиллятор. мюон детектор, предназначенный для обнаружения присутствия мюонов, образующихся при распаде пионы из космическое излучение. В случае срабатывания это устройство мюонного вето маркирует любой сигнал, улавливаемый трубками фотоумножителя в резервуаре, и такие сигналы будут исключены из расчетов, поскольку, вероятно, не будут созданы реактором. Общая площадь устройства 2,5 х 2,5 м.2.[8][9][10]

Планируемые вехи

  • Интеграционные испытания в лаборатории малой глубины Saclay ALS, которые продолжаются с 2010 года.
  • Установка и тестирование детекторов на исследовательском реакторе CEA-Saclay Osiris (2011-2012 гг.).
  • Установка и тестирование детектора на БОЛЬНОЙ исследовательский реактор в Гренобле для калибровки чистого 235U ν спектр.
  • Установка и проверка детекторов на промышленном ядерном реакторе. (2013)

Аномалия реакторных антинейтрино

Одна потенциальная проблема, которую необходимо будет решить в эксперименте Нуцифера, - это аномалия в существующей совокупности данных, касающихся потока нейтрино / антинейтрино от ядерных реакторов по всему миру. Измеренные значения этого потока составляют только 94% от теоретически ожидаемого значения.[11] Неизвестно, связано ли это с неизвестной физикой (при слабом перемешивании с стерильные нейтрино выдвигается в качестве возможного объяснения некоторыми исследователями[12]), экспериментальная ошибка в измерениях или ошибки в теоретических расчетах потока. В любом случае сотрудники Nucifer будут искать этот эффект и должны будут учитывать его при калибровке.

Рекомендации

  1. ^ Ю. В. Климов, и другие. «Дистанционное измерение мощности и выходной мощности реактора нейтринным методом» Атомная энергия, Vol. 76, No. 2, pp. 123-127, 1994.
  2. ^ Л. А. Микаэлян "Лаборатория нейтрино на АЭС (фундаментальные и прикладные исследования)", Нейтрино-77. Материалы Международной конференции по нейтринной физике и нейтринной астрофизике, состоявшейся 18–24 июня 1922 г. в Баксанской долине., Москва: Изд-во "Наука" вып. 2, с.383, 1977.
  3. ^ Н. Боуден и другие., «Экспериментальные результаты детектора антинейтрино для совместного мониторинга ядерных реакторов», Nucl. Instrum. Методы Phys. Res. А, ускорение. Спектр. Обнаружить. Доц. Оборудуйте., т.572, стр. 985–998, 2007
  4. ^ Н. Боуден, «Статус недавнего развертывания детекторов в SONGS»,[постоянная мертвая ссылка ] представлен на семинаре AAP, Париж, Франция, декабрь 2007 г.
  5. ^ Н. Боуден, «Мониторинг и защита реакторов с помощью детекторов антинейтрино». J. Phys., Conf. Сер., т. 136, п. 022008, 2008 г.
  6. ^ «Заключительный отчет: специализированный семинар по обнаружению антинейтрино для применения в рамках гарантий», отчет семинара МАГАТЭ, штаб-квартира МАГАТЭ, Вена, Австрия, октябрь 2008 г.
  7. ^ М. Фалло и другие. «Моделирование ядерного реактора для раскрытия разнообразных сценариев: возможности зонда антинейтрино», представленный на Ноябрь 2010 г. Симпозиум МАГАТЭ по международным гарантиям. Номер бумаги: IAEA-CN-184/246.
  8. ^ А. Порта (от коллаборации Nucifer), "Обнаружение нейтрино в реакторе для нераспространения с помощью эксперимента Nucifer", J. Phys .: Conf. Сер. 203, 012092. DOI: 10.1088/1742-6596/203/1/012092
  9. ^ А. Порта и другие. "Обнаружение нейтрино в реакторе для нераспространения с помощью эксперимента NUCIFER", IEEE Transactions по ядерной науке, 57, pp.2732-2739, October 2010. DOI: 10.1109 / TNS.2009.2035119
  10. ^ Чт. Лассер и другие. "Обнаружение нейтрино в реакторах для нераспространения с помощью эксперимента NUCIFER", представленный на Ноябрь 2010 г. Симпозиум МАГАТЭ по международным гарантиям. Номер бумаги: IAEA-CN-184/27
  11. ^ Упоминание, Г., и другие. «Аномалия реакторного антинейтрино» Phys. Ред. D 83, 073006 (2011). DOI: 10.1103 / PhysRevD.83.073006. arXiv:1101.2755v4 [hep-ex]
  12. ^ Г. Карагиорги, "Сопоставление недавних данных о колебаниях нейтрино со стерильными нейтрино", Материалы конференции DPF-2011, Провиденс, Род-Айленд, 8–13 августа 2011 г.. arXiv: 1110.3735v1 [геп-ph]

внешняя ссылка