核反应堆停堆后的反中微子信号首次测得

德国马克斯·普朗克核物理研究所研究人员领导的Double Chooz国际合作组首次探测到核反应堆停堆后的残余反中微子信号。这一成果为未来开展核反应堆状态监测、核安全保障和核材料监管提供了新思路。相关研究发表于新一期《物理评论快报》杂志。

反中微子是中微子的一种反粒子，与物质相互作用极其微弱，几乎可穿透反应堆结构和周围屏蔽层。因此，它们也被认为是了解核反应堆内部状态的一种“特殊信使”。

在核反应堆运行过程中，核裂变会持续产生大量反中微子。而当反应堆停止运行后，虽然裂变链式反应结束，但堆芯内大量长寿命放射性裂变产物仍会持续衰变数月甚至数年，并释放出少量反中微子。此前，由于信号极其微弱，科学家一直未能直接测量到这种停堆后的残余辐射。

此次研究在位于法国北部的舒兹核电站开展。Double Chooz探测器位于地下，距离两个反应堆堆芯约400米，其内部装有超过30立方米液态闪烁体。当反中微子与闪烁体中的物质发生相互作用时，会产生可被探测的微弱闪光信号。

研究人员分析了两个反应堆机组完全停运期间记录的17.2天的数据。在此期间，探测器共捕获约100个反中微子候选事件。分析显示，这些信号来自反应堆堆芯残留放射性物质，以及附近乏燃料冷却池中的放射性衰变。

探测结果与研究人员基于剩余核燃料组成和长寿命裂变产物衰变过程建立的理论模拟高度吻合。这是首次通过实验直接证实，停堆反应堆和乏燃料仍会产生理论预测中的反中微子辐射。

这项成果表明，未来反中微子探测器不仅能够在核反应堆运行期间提供信息，也有望在设备维护阶段，以及反应堆永久关闭后发挥作用。这类测量或可用于独立核查反应堆运行状态，以及监测乏燃料库存情况。