МОСКВА, 25 мая. /ТАСС/. Американские исследователи разработали подход, позволяющий использовать компактные детекторы антинейтрино для выявления нелегального производства даже очень небольших количеств плутония и других тяжелых изотопов в термоядерных реакторах будущего. Это позволит повысить ядерную безопасность этих установок, пишут физики в статье в научном журнале Physical Review Applied.
«Термоядерные реакторы станут основой безуглеродной энергетики будущего, однако эти системы в теории можно также использовать для производства оружейных расщепляющихся материалов. Мы показали, что подобное нелегальное использование этих установок можно в принципе выявить даже при помощи небольшого детектора антинейтрино», — говорится в исследовании.
Как отмечают авторы этой идеи, группа физиков под руководством профессора Политехнического университета Виргинии (США) Патрика Хубера, термоядерные реакторы сейчас рассматриваются как более безопасная замена для обычных ядерных реакторов с точки зрения нераспространения ядерного оружия. При этом они порождают мощные потоки нейтронов, которые сами по себе могут использоваться для превращения урана-238 и тория-232 в другие элементы, потенциально имеющие оружейное применение.
В частности, частицы или соединения урана или тория в теории можно незаметным образом добавить в систему охлаждения этих термоядерных реакторов, что позволит «злоумышленникам» всего за неделю получить десятки килограммов плутония или урана-233, пригодного для использования в ядерных и термоядерных боезарядах. Данные соображения побудили профессора Хубера и его коллег детально изучить то, как эти нелегальные радионуклиды могут «выдать» себя.
Руководствуясь этой идеей, ученые просчитали то, как поток нейтронов, порождаемый небольшим термоядерным реактором мощностью в 1,5 ГВт, будет воздействовать на атомы урана-238 внутри охлаждающих расплавов из лития и свинца или солей фтора, лития и бериллия, планируемых к применению на подобных установках. Эти расчеты показали, что и в том, и в другом случае взаимодействия между нейтронами, ураном-238 и другими радионуклидами будут порождать большое количество антинейтрино с уникальной структурой энергетического спектра.
Данные частицы, как обнаружили профессор Хубер и другие ученые, можно уловить и отличить от антинейтрино, возникающих в результате природных процессов и попадающих на Землю из космоса, даже при относительно скромных масштабах производства плутония при помощи компактного детектора антинейтрино массой всего в одну тонну. Подобные установки помогут обеспечить ядерную безопасность чистых и надежных источников энергии, подытожили физики.
О термоядерных реакторах.
За последние полвека физики разработали несколько разных подходов к созданию термоядерных реакторов, два типа которых, токамаки и стеллараторы, сейчас считаются перспективными с практической точки зрения. Токамаки пока значительно ближе к практической реализации, в том числе за счет проекта международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР, который уже несколько десятилетий строится во Франции при участии ученых из России, ЕС, США, Китая и других стран.
