Selbst im abgeschalteten Zustand wird ein Kernreaktor nicht völlig inert. Sein interner Brennstoff sendet weiterhin sehr schwache Teilchen aus, die Antineutrinos genannt werden, und zum ersten Mal hat das Experiment Double Chooz dieses Restsignal direkt gemessen. Dieser Fortschritt könnte eines Tages helfen, abgebrannten Brennstoff zu überwachen, ohne die Anlagen dauerhaft zu inspizieren.
Antineutrinos entstehen durch den radioaktiven Zerfall von Spaltfragmenten. Sie durchdringen Materie sehr leicht und sind daher derzeit nicht zu blockieren. Ihre Emission spiegelt die tatsächliche nukleare Aktivität des Brennstoffs wider, auch im Inneren und nach dem Abschalten des Reaktors.
Kernkraftwerk Chooz.
Bild Wikimedia
Diese Eigenschaft ist für die Sicherheit und die Kontrolle von Kernmaterial von Interesse. Heute werden die Bestände an abgebranntem Brennstoff durch Inventare, Inspektionen und Überwachungsvorrichtungen nachverfolgt. Ein Antineutrino-Detektor könnte eine unabhängige Kontrolle ermöglichen, die aus der Ferne und ohne Eingriff in die Lagerbecken erfolgt.
Das internationale Team nutzte die Daten von Double Chooz, das in der Nähe des Kernkraftwerks Chooz B in den Ardennen in Frankreich installiert ist. Der nächstgelegene Detektor befand sich etwa 400 m von den beiden Reaktorkernen und den Becken mit dem ausgebauten Brennstoff entfernt. Die Messungen erstreckten sich über etwas mehr als 17 Tage, während derer beide Reaktoren abgeschaltet waren.
Das gemessene Signal macht weniger als 1 % des Signals aus, das während des Normalbetriebs eines Reaktors erzeugt wird. Es stammt von Spaltprodukten mit relativ langer Lebensdauer.
Die Forscher schätzen, dass während der untersuchten Zeiträume 56 % des Signals von den Reaktorkernen und 44 % von den Becken stammten. Etwa 98,7 % der nachweisbaren Rest-Antineutrinos hatten eine Energie von weniger als 3 MeV. Ihre Intensität nimmt mit der Abkühlung des Brennstoffs allmählich ab.
Langfristig könnte diese Methode überprüfen, ob ein Brennstofflager mit dem deklarierten Inventar übereinstimmt, und sie könnte auch die Restaktivität nach einer Abschaltung oder einem Störfall verfolgen.