Los nuevos hallazgos científicos sugieren que los detectores de neutrinos pueden desempeñar un papel importante para garantizar una mejor supervisión y un almacenamiento más seguro de material radiactivo en los depósitos de desechos nucleares. Investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) en Alemania han realizado cálculos para determinar la radiación de neutrinos que emite el combustible nuclear gastado. Sus cifras muestran que los detectores de neutrinos podrían ser útiles en ciertos escenarios.

Los neutrinos casi no interactúan con la materia, y así pueden penetrar prácticamente sin obstáculos a través de la Tierra y cualquier escudo hecho por el hombre. "Cada segundo, unos 100 mil millones de neutrinos por centímetro cuadrado golpean la Tierra desde el sol, tanto de día como de noche. Debido a que los neutrinos solo interactúan débilmente con la materia, se encuentran entre las partículas elementales más difíciles de detectar, ", dijo el profesor Joachim Kopp de la Universidad de Mainz. Kopp es un experto en el campo de la física teórica de neutrinos.

La desintegración beta de los productos de fisión radiactivos genera neutrinos en cantidades muy grandes. Sin embargo, Se requiere una energía mínima de 1.8 megaelectronvoltios para detectar estas partículas a través del proceso de desintegración beta inversa. Solo entonces pueden registrarse en un detector de centelleo, un tanque lleno de aceites minerales especiales. Las partículas de alta energía interactúan con los protones en el tanque, emitiendo una señal luminosa característica.

Estos detectores de neutrinos ya se están empleando experimentalmente para monitorear plantas de energía nuclear mientras están en operación. Sin embargo, para el seguimiento de los residuos nucleares almacenados, todavía, sin detectores. "Los reactores en servicio producen considerablemente más neutrinos que los reactores fuera de servicio o el material radiactivo almacenado, "explicó Kopp, observando que la vigilancia del paradero de los desechos nucleares es particularmente importante en la actualidad por razones de seguridad.

Por su papel en Revisión física aplicada , Joachim Kopp y Vedran Brdar de JGU y Patrick Huber de Virginia Tech en los EE. UU. Calcularon primero el flujo de neutrinos emitido por el estroncio 90 radiactivo y otros productos de fisión en el combustible nuclear gastado. Luego consideraron varios escenarios que detallan cómo o dónde se podrían detectar las emisiones.

En uno de estos un detector adecuado sería particularmente útil para monitorear instalaciones de almacenamiento sobre el suelo, por ejemplo, in situ en plantas de energía nuclear. Un detector de neutrinos en este escenario podría detectar si se ha eliminado material radiactivo sin estar documentado. Según los cálculos, las mediciones con un detector con una capacidad de 40 toneladas tendrían que funcionar durante aproximadamente un año. "Eso suena a mucho tiempo, pero todo lo que se necesitaría sería colocar el detector y esperar. La gran ventaja es que pudimos verificar el contenido de un contenedor sin tener que abrirlo, ", dijo Kopp. Por lo general, sería suficiente colocar el detector de 10 a 100 metros de distancia, por ejemplo, en un remolque de camión. Según Kopp, este método podría ser particularmente apropiado para tratar de asegurar la no proliferación de material apto para armas nucleares, razón por la cual la Comunidad Europea de Energía Atómica EURATOM ya ha expresado su interés en esta investigación.

En un segundo escenario, los físicos proponen un escenario en el que se monitorean los repositorios subterráneos, dando como ejemplo el sitio de repositorio propuesto Yucca Mountain en Nevada. En esta situación, se detectaría un flujo de neutrinos significativo, incluso en la superficie de un pequeño tanque de 10 toneladas. "Sin embargo, algunos peligros realistas, como el escape de cantidades muy pequeñas de material radiactivo, lamentablemente no sería detectado, "dijo Kopp.

Un tercer escenario que los científicos consideraron en sus cálculos fue la detección de instalaciones de almacenamiento con documentación incompleta. como los del sitio de Hanford, un complejo nuclear ahora en desuso en el estado estadounidense de Washington de la era de la Guerra Fría. "En este caso, la tecnología actual del detector todavía no es del todo suficiente, entre otras cosas porque la radiación cósmica distorsiona las mediciones, "dijo Kopp. Sin embargo, ya existen los primeros prototipos de tales detectores que evitan este problema.