Desligar um reator nuclear não significa que tudo dentro dele para imediatamente. O combustível continua radioativo por algum tempo e ainda libera antineutrinos, partículas tão pouco interativas que atravessam grandes quantidades de matéria quase sem deixar rastro.
Pela primeira vez, físicos conseguiram medir diretamente essa emissão residual em reatores desligados. O resultado foi obtido pela colaboração Double Chooz, na França, e publicado por T. Abrahão e colegas na Physical Review Letters.
A descoberta pode ter uma aplicação importante: usar antineutrinos para acompanhar o que acontece com combustível nuclear sem precisar acessar o interior de um reator.
O reator para, mas o combustível continua ativo
Durante a fissão nuclear, núcleos como os de urânio se quebram e produzem materiais radioativos. Mesmo depois que o reator é desligado, alguns deles continuam decaindo e emitindo antineutrinos.
Parte desse sinal vem do combustível que permanece no reator. Outra parte é produzida pelas barras já retiradas e armazenadas em piscinas de resfriamento.
Os cientistas sabiam que essa emissão deveria existir, mas ela é extremamente fraca. O feito do Double Chooz foi conseguir separá-la dos demais sinais do ambiente.
Durante pouco mais de 17 dias com os dois reatores de Chooz B desligados, os pesquisadores registraram uma quantidade de antineutrinos compatível com o que os modelos previam.
Como detectar uma partícula que atravessa quase tudo
Os neutrinos e antineutrinos quase não interagem com a matéria. Isso torna sua detecção difícil, mas também permite que escapem do interior de um reator atravessando concreto e outras estruturas.
O Double Chooz usa um grande tanque com líquido especial. Em raríssimas ocasiões, um antineutrino interage com uma partícula desse líquido e produz dois pequenos sinais luminosos em sequência.
Essa combinação permite aos pesquisadores distinguir uma interação real de grande parte do ruído ao redor. O Instituto Max Planck de Física Nuclear destaca que detectar um sinal tão pequeno exigiu anos de aperfeiçoamento do experimento.
De experimento de física a ferramenta de monitoramento
O Double Chooz não foi criado para estudar combustível usado. Seu objetivo original era investigar como neutrinos mudam de tipo enquanto viajam, uma propriedade importante para entender essas partículas e suas limitações dentro do Modelo Padrão.
A relação entre neutrinos e reatores é antiga. Clyde Cowan e Frederick Reines fizeram a primeira detecção dessas partículas em 1956 usando justamente um reator nuclear. Reines recebeu parte do Nobel de Física de 1995 por esse trabalho.
Agora os papéis começam a se inverter. Em vez de usar reatores apenas para estudar neutrinos, pesquisadores querem usar essas partículas para estudar os próprios reatores.
Um novo jeito de acompanhar combustível nuclear
Antineutrinos podem oferecer uma forma independente de verificar grandes mudanças em um reator ou em seu combustível. Como eles atravessam blindagens com facilidade, não é necessário instalar sensores dentro do núcleo.
A American Physical Society aponta que essa técnica pode futuramente complementar os métodos já usados em salvaguardas nucleares.
Ela ainda não é precisa o suficiente para detectar pequenas alterações, como a retirada de poucas barras de combustível. Também exige equipamentos sensíveis e bem protegidos contra interferências.
Mesmo assim, o resultado do Double Chooz demonstra algo que até agora estava apenas previsto: um reator desligado e seu combustível usado continuam deixando uma assinatura detectável.
A característica que torna os antineutrinos tão difíceis de estudar pode acabar sendo justamente sua vantagem. Eles quase não interagem com nada — e por isso também são muito difíceis de esconder.
Fonte original: HypeScience