Voici la 3 eme partie et les titres non traduits
Using antineutrinos to monitor nuclear reactors
State of reactor core could be verified from
Un nouveau système qui utilise un détecteur d’ antineutrino pour suivre un réacteur nucléaire dans un processus de production de matériel d'armement a été proposé par une équipe internationale de physiciens. Un détecteur garé à proximité de l'installation pourrait évaluer complètement l'état du coeur du réacteur par la détection des antineutrinos qu'il émet. Cependant, les chercheurs admettent que les détecteurs actuels ne sont pas à la hauteur et donc de la recherche et du développement supplémentaires seront nécessaires avant que leur méthode soit viable.
Les centrales nucléaires peuvent être affectées à produire du plutonium pour des armes, et c'est pourquoi les organes tels que l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) sont à la recherche au développement de méthodes qui peuvent être déployées en dehors d'un établissement pour confirmer que les opérations du réacteur sont tels que déclarées et qu'aucune matière n’ a été retirée du site. L'idée d'utiliser des détecteurs d’ antineutrino comme une garantie de non-prolifération pour les réacteurs nucléaires n'est pas nouvelle – elle a d'abord été proposée il y a plus de 30 ans en 1978 et de nombreuses recherches ont été menées depuis. La méthode elle-même est utile, car un réacteur en fonctionnement générerait un nombre énorme de antineutrinos - à l'échelle de 10 puissance 26 par jour, à partir d'un réacteur de puissance typique.
Mais le spectre d'énergie des antineutrinos dépend s’ils sont produits par fission de l'uranium ou du plutonium - ceux de plutonium ont une énergie moyenne inférieure. Cela signifie que les antineutrinos portent avec eux des informations de signature sur la quantité et le type de matière fissile présent dans le coeur du réacteur. Ainsi, en observant le spectre, il est possible de déterminer la fraction relative de fissions qui proviennent du plutonium, ce qui à son tour peut être utilisé pour travailler sur la quantité de plutonium . De nombreuses études sur l'utilisation de ces détecteurs antineutrino ont été menées - en effet, un tel détecteur de prototype, SONGS1, a été installé à la station de San Onofre nucléaire en Californie en 2003, mais le détecteur a échoué en raison de sa conception limitée . Cependant, les sensibilités de détection sont encore limitées, et la distribution de l'énergie totale du spectre antineutrino d'un réacteur n'est pas claire.
D’après, Patrick Huber de Virginia Tech aux États-Unis, et des collègues à Vienne, en Autriche, la technologie des détecteurs neutrinos- s'est améliorée considérablement au cours des 5 dernières années. L'équipe a combiné des simulations de réacteurs détaillés avec les calculs dans l’état-of-the-art du flux de neutrinos réacteur et une analyse statistique, laquelle disent ils "tient pleinement compte de la distribution d'énergie des antineutrinos" et se concentre sur l'IR-40 iranien réacteur à eau lourde à Arak. Dans leur dernière étude, récemment publiée dans Physical Review Letters, Huber et ses collègues s'appuient sur leur autre étude de la crise nucléaire nord-coréenne 1994 et suggèrent que le cœur du réacteur aurait été sondé avec succès lorsque les inspecteurs ont été autorisés à revenir.
Sur la base de ce travail, l'équipe a analysé les informations disponibles publiquement sur le réacteur IR-40. Ils suggèrent d'utiliser 20 tonnes ou moins de scintillateur dans un système de détecteur placé dans un conteneur de transport standard et garé juste à l'extérieur du bâtiment du réacteur. "Le bâtiment du réacteur du réacteur d'Arak a un diamètre de 32-34 m et le réacteur se trouve au centre, à quelques mètres au dessus du sol», dit Huber. "Cela rend la distance entre le centre du réacteur et le centre du détecteur à 19 m, si l'on met le détecteur directement sur le côté extérieur du mur extérieur du bâtiment du réacteur." Cette proximité est nécessaire pour que suffisamment de mesures puissent être effectuées dans un délai de l'AIEA requis de 90 jours, selon l'analyse de l'équipe
Huber dit à Physicsworld.com que la méthode de l'équipe permettrait aux inspecteurs de détecter le retrait de carburant, même si la surveillance a été interrompue pour une période - en raison de problèmes techniques ou de discussions diplomatiques - et puis ensuite redémarré. Lors d'une telle interruption, la matière enrichie en plutonium généré par le réacteur peut être retirée et le réacteur peut être rempli avec du carburant frais d'uranium. Les méthodes actuelles, y compris les caméras et la surveillance vidéo, ne seraient pas suffisantes pour permettre aux inspecteurs de détecter une telle substitution, l'arrêt du réacteur sans avoir à effectuer des mesures longues et coûteuses du cœur . Un détecteur d’ antineutrino, d'autre part, permettrait aux inspecteurs d'inspecter l'état du cœur après une période d'absence, et pourrait également permettre à la communauté internationale d'être rassurée sur le fait que le carburant n'a pas été enlevé, selon Huber. "C'est l'un des principaux avantages de notre méthode par rapport à tout autre moyen de garanties," dit-il. En outre, le système proposé peut offrir un spectre complèt du flux antineutrino du réacteur - quelque chose qui est essentiel. Selon l'analyse de Huber, leur système idéalement pourrait détecter aussi peu que 2 kg de plutonium s il est retiré du réacteur.
Huber reconnaît toutefois que le système des chercheurs nécessite encore d'importantes avancées technologiques. "Nous avons besoin d'un détecteur qui puisse fonctionner en externe , avec un bon rendement, avec une résolution d'énergie raisonnable», dit Huber, soulignant que individuellement chaque paramètre a été atteint, mais non combiné. Il dit aussi que si un détecteur de neutrinos stériles est construit avec succès, alors il pourrait aussi parfaitement servir comme un détecteur de sauvegarde.
David Wark, un spécialiste des neutrinos à l'Université d'Oxford, reconnaît que l'étude de cas des chercheurs montre qu’ un détecteur avec des capacités réalistes devrait être en mesure de détecter le détournement de quantités intéressantes de plutonium d'un réacteur réel. Toutefois, il souligne également que l'analyse dépend de la compréhension de la forme du spectre antineutrino d'un réacteur, et "les écarts entre les spectres et les calculs de mesure sont aussi gros que les différences que cet article utilise pour distinguer le plutonium-239 de l'uranium-235 et qui ont été observés récemment par trois expériences de réacteurs….Et ceci remet en question la façon dont nous pouvons modéliser de façon fiable les différences entre l'uranium et le plutonium ... bien que cela puisse être vérifié à l'avance avec les réacteurs connus ".
Espérons que les cinq prochaines années permettront de déterminer si ces détecteurs d’ antineutrinos peuvent être utilisées de manière fiable pour surveiller les réacteurs nucléaires.
La recherche est publiée dans Physical Review Letters. À propos de l'auteur
Tushna Commissariat est un journaliste pour physicsworld
MON COMMENTAIRE : Je ne m’étonne pas de voir des physiciens autrichiens chercher à gagner quelques subventions auprès de l’AIEA/VIENNE sur ce problème de réacteurs iranien a eau lourde !!!
Je me gausse de leur proposition de détecteur mobile de 20 tonnes à positionner près d’un cœur de réacteur sachant le peu de différence entre les antineutrinos PU et U et surtout leur section de capture insignifiante de 10 puissance -54 barn !
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