Patrick Huber, en professor vid Virginia Tech Department of Physics, har varit medförfattare till en artikel som beskriver de potentiella användningarna och begränsningarna av antineutrino-detektorer för kärnsäkerhetstillämpningar relaterade till reaktorer, använt bränsle, och explosionsövervakning.

Artikeln finns i senaste numret av Recensioner av modern fysik . I tidningen, forskarna granskar nuvarande och beräknad beredskap för olika antineutrino-baserade övervakningstekniker. Hubers medförfattare inkluderar Adam Bernstein och Nathaniel Bowden, fysiker vid Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), del av University of California, Berkeley; samt Bethany Goldblum, även från U.C. Berkeley; Igor Jovanovic, från University of Michigan; och John Mattingly, vid North Carolina State University.

I tidningen, Huber och kohorter hävdar att en liten partikel kan erbjuda hjälp för ett stort problem - hotet om kärnvapenspridning. "I mer än sex decennier, forskare har utvecklat instrument för grundläggande fysik som kan upptäcka antineutrinos, partiklar som inte har någon elektrisk laddning, nästan ingen massa och passerar lätt genom materia, ", sa teamet. "Antineutrinos släpps ut i stora mängder av kärnreaktorer, och sedan 1970 -talet, Forskare har övervägt att förvandla antineutrino-detektering till ett verktyg för kärnsäkerhet."

Med framsteg från forskare vid LLNL och andra institutioner, forskare närmar sig att använda teknik för att fjärrövervaka dessa subatomära partiklar från kärnkraftverk på långa avstånd. Ett sådant genombrott skulle göra det möjligt för dem att varna internationella myndigheter för olaglig produktion av plutonium, ett nyckelmaterial för kärnvapen. Det kan också hjälpa till med verifiering av befintliga och planerade fördrag som syftar till att begränsa produktionen av kärnvapenmaterial över hela världen.

Antineutrinos, antimateria motsvarighet till neutrinos, produceras i kärnkraftverk när de klyvbara materialen av uran och plutonium går isär, skapa fissionsprodukter som avger antineutrinos i processen.

"På nära håll från en reaktor, antineutrinos tillåter mätning av plutoniumhalt och produktionshastighet, sa Huber, chef för Center for Neutrino Physics vid Virginia Tech och medlem av Virginia Tech College of Science-fakulteten. "Denna förmåga skulle ge hög nivå försäkringar om fördragsefterlevnad samtidigt som den är mindre påträngande för anläggningen."

Studien initierades som en del av en pågående forskningssatsning som leds av LLNL och stöds av National Nuclear Security Administrations Office of Defense Nuclear Nonproliferation Research and Development. Huber och team hävdar att framsteg inom tillämpad antineutrino -fysik har potential att stärka det befintliga fördraget om icke -spridning av kärnvapen, som tillhandahåller en ram för att underlätta fredlig användning av kärnteknik samtidigt som riskerna för spridning av kärnvapen minskas genom säkerhetskontroller, övervakning, och verifiering.

I deras papper, forskarna ser potential för tre tillämpningar av antineutrino-teknologi - övervakning av kärnreaktorer i närområdet, fjärrövervakning, och övervakning av använt kärnbränsle. De drar slutsatsen att antineutrino-teknik stationerad inom cirka 100 meter från en kärnreaktor kan säkerställa att nationer inte tillverkar och avleder vapenanvändbart material under täckmantel av civil energiproduktion. Genom att mäta mängden antineutrinos som produceras under en bestämd period, det är möjligt att ungefärligen kvantifiera mängden plutonium eller uran i en reaktor.

När det gäller fjärrövervakning, forskarna sa också att teknik för att upptäcka kärnreaktoraktivitet vid upptäckt eller uteslutning på avstånd av 120 miles är möjlig. En tredje applikation för antineutrinoteknologi för att upptäcka avledning av material kan vara att övervaka det använda bränslet som har använts för att driva kärnreaktorer.

Flera av artikelförfattarna är involverade i ansträngningar för att främja antineutrino-detektionsteknologi.