Detectan por primera vez el resplandor fantasmal de un reactor nuclear

Los reactores nucleares pueden apagarse, pero su combustible continúa produciendo un tenue "resplandor" de antineutrinos mucho después de su desconexión. Investigadores del Max-Planck-Institut für Kernphysik en Heidelberg, Alemania, lograron detectar por primera vez este señal residual, que coincide estrechamente con las predicciones de descomposición radiactiva dentro del reactor y en las piscinas de combustible gastado cercanas. Este avance sugiere que los detectores de antineutrinos podrían eventualmente monitorear reactores incluso cuando están fuera de servicio.

La investigación, publicada recientemente en Physical Review Letters, estuvo liderada por Anthony Onillon y Thierry Lasserre. La detección se realizó en la planta de energía nuclear de Chooz, en el norte de Francia. El detector Double Chooz se encuentra a 400 metros de los dos núcleos del reactor y contiene más de 30 metros cúbicos de un material llamado scintilador líquido, que produce destellos de luz cuando un antineutrino interactúa con él.

Detectando antineutrinos de un reactor apagado

Los antineutrinos interactúan raramente con la materia. Sin embargo, cuando uno interactúa dentro del detector Double Chooz, se produce una señal de doble luz característica que se puede distinguir de eventos de fondo. Thierry Lasserre explicó: "Este distintivo permite a los científicos identificar antineutrinos provenientes de los reactores".

Los investigadores examinaron 17.2 días de observaciones mientras ambas unidades del reactor estaban completamente apagadas. Durante ese tiempo, el detector registró alrededor de 100 eventos candidatos de antineutrinos vinculados a la radiactividad residual en los núcleos del reactor y en las piscinas de enfriamiento de combustible gastado.

Mediciones que coinciden con las predicciones del combustible nuclear

La señal detectada coincidió estrechamente con simulaciones detalladas que consideraron el inventario restante de combustible nuclear y la descomposición de productos de fisión de larga duración. Este resultado proporciona la primera confirmación experimental directa de las predicciones sobre las emisiones de antineutrinos de reactores apagados y combustible gastado.

Una nueva herramienta para el monitoreo de reactores nucleares

Los hallazgos sugieren que los detectores de antineutrinos podrían eventualmente ofrecer información útil no solo mientras los reactores están en funcionamiento, sino también durante el mantenimiento y después de su apagado. Este tipo de mediciones podría volverse valioso para confirmar de manera independiente el estado de los reactores y rastrear inventarios de combustible gastado.

El experimento Double Chooz se construyó originalmente para investigar oscilaciones de neutrinos y desempeñó un papel clave en la medición del ángulo de mezcla de neutrinos θ13, un parámetro fundamental que describe cómo los neutrinos cambian de un tipo a otro mientras viajan. Ahora, Double Chooz ha añadido otro hito a su historial científico al detectar el tenue resplandor de neutrinos que continúa después de que un reactor nuclear se apaga.