Les détecteurs d'antineutrinos peuvent détecter la destruction du plutonium de qualité militaire

L'un des problèmes du démantèlement des armes nucléaires est de savoir quoi faire avec les restes de plutonium de qualité militaire.

Une réponse évidente est de le brûler à l'intérieur de réacteurs nucléaires à oxydes mixtes, ainsi appelés parce qu'ils brûlent un mélange d'oxydes d'uranium et de plutonium. Le processus de fission détruit le plutonium, garantissant qu'il ne peut plus être utilisé.

Mais il y a un problème. Et si le pays en question échangeait le plutonium contre autre chose, de l'uranium pur et simple peut-être ? Dans ce scénario, cet état hypothétique pourrait faire croire au monde qu'il avait désarmé alors qu'en fait, il avait stocké du plutonium à la place.

La question de la vérification tient les experts en prolifération nucléaire éveillés la nuit. Ils ont donc été occupés à chercher un moyen pour les observateurs de dire ce qu'un réacteur brûle vraiment.

Aujourd'hui, Anna Hayes et ses amis du Laboratoire national de Los Alamos au Nouveau-Mexique disent avoir mis au point une telle technique : l'astuce, disent-ils, est de rechercher les antineutrinos produits par le réacteur.

Ces dernières années, les experts nucléaires ont effectué un certain nombre de tests dans lesquels ils ont surveillé la production d'antineutrinos des réacteurs. En principe, cette technique pourrait être utilisée pour repérer les réacteurs illicites et, sur ce blog, nous nous sommes penchés sur cette technologie ici et ici .

Les détecteurs sont constitués d'une cuve de liquide contenant du gadolinium entourée de boucliers pour filtrer les signaux indésirables et de détecteurs à la recherche de ceux révélateurs d'une réaction antineutrino. Il s'agit d'une double impulsion d'énergie, la première provenant d'une annihilation positron-électron et la seconde d'une capture de neutrons par un noyau de gadolinium.

Maintenant, Hayes et ses collègues disent que ces types de détecteurs peuvent être utilisés pour déterminer non seulement si une fission nucléaire a lieu, mais aussi quel type de combustible est impliqué.

La clé est que la fission du plutonium 239 n'émet que 42 % des antineutrinos que l'uranium 238.

Ainsi, tant que l'on connaît la puissance produite par le réacteur, le nombre d'antineutrinos qu'il émet et son évolution dans le temps permettent de déterminer la fraction de plutonium impliquée dans les réactions. Les signaux se distinguent par la combinaison de leurs amplitudes et de leur taux de changement avec la combustion du carburant, explique Hayes and co.

Bien sûr, les choses ne sont pas aussi simples que cela dans la vraie vie. Un facteur de complication est que les calculs de Los Alamos supposent que le carburant est frais. En pratique, cependant, la plupart des réacteurs échelonnent leur apport de combustible. Ainsi, à tout moment, un réacteur contiendra du combustible frais mais aussi des combustibles plus anciens. Dans ce cas, admettons Hayes et co, les signaux antineutrinos pour ceux-ci changeront en fonction de la composition du noyau.

Cela ne semble pas être un écueil. Et cela signifie que cela ressemble à une technologie prometteuse qui pourrait jouer un rôle important dans la vérification de la destruction du plutonium à l'avenir.

Réf : arxiv.org/abs/1110.0534 : Théorie de la surveillance des antineutrinos des combustibles MOX au plutonium en combustion

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