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La sécurité nucléaire mondiale s’est améliorée grâce au phénomène découvert par des physiciens russes

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Les physiciens russes s’apprêtent à inventer un détecteur mobile de neutrinos, une invention qui pourrait contribuer à la sécurité nucléaire mondiale – notamment en améliorant la précision du contrôle à distance des réacteurs nucléaires.

Des scientifiques de l’Université de génie physique de Moscou ont mené une série d’expériences qui augmenteront la précision du contrôle à distance des réacteurs nucléaires près de 1 000 fois. Le principe de fonctionnement du dispositif susceptible d’améliorer la niveau de sécurité nucléaire est basé sur un phénomène récemment découvert: la diffusion élastique cohérente des neutrinos. Le service de presse de l’Université a publié un communiqué de presse sur les résultats de cette recherche soutenue par la société d’État Rosatom.

L’analyse des rayonnements neutroniques est l’une des méthodes de surveillance de l’état des réacteurs nucléaires. Il aide à prévenir le vol de combustibles nucléaires qui peuvent être utilisés pour fabriquer des armes nucléaires illégales. Cette analyse est réalisée à distance afin que le fonctionnement ne soit pas perturbé. centrales nucléaires qui seraient la cible de criminels.

«Les neutrinos sont des particules élémentaires émises en grande quantité lors de réactions nucléaires. Pour arrêter en toute sécurité les neutrinos émis par un réacteur nucléaire, il faudrait un «mur» de plomb d’une année-lumière d’épaisseur. On comprend donc pourquoi ils traversent les enceintes de protection des centrales nucléaires sans obstacles. L’analyse du rayonnement neutronique permet de comprendre la composition isotopique de la réaction, d’une part, et ce qui se passe à ce moment-là au cœur de la zone active du réacteur, d’autre part », a expliqué Alexandre Bolozdynya, directeur du laboratoire de physique nucléaire expérimentale de l’Université de génie physique de Moscou et responsable du projet.

Comme l’expliquent des spécialistes de l’Institut de génie physique de Moscou, la formation de l’isotope 239Pu, également appelé plutonium militaire, résulte de la désintégration du combustible nucléaire à l’intérieur des réacteurs. Les détecteurs de rayonnement neutronique permettent de mettre en évidence la présence de cette substance ou d’enregistrer des changements de composition isotopique dans la zone active du réacteur.

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Des chercheurs de l’Institut de génie physique de Moscou améliorent la méthode de surveillance des neutrinos et mettent au point un tout nouveau type de détecteurs d’émission biphasés. La conception de ces dispositifs est basée sur l’effet de la diffusion élastique cohérente entre neutrinos et noyaux lourds (CEvN, pour diffusion élastique cohérente du noyau neutrino). Ce phénomène, que les physiciens soviétiques avaient intuitionné il y a plus de 40 ans, a été mis en évidence en 2017 lors d’une expérience d’accélération de particules.

Selon des chercheurs de l’Institut de génie physique de Moscou, l’utilisation de l’effet des CEvN permet de développer un détecteur qui sera près de 1000 fois plus sensible aux neutrinos contenus dans les réacteurs que les dispositifs existants. Les détecteurs de neutrinos d’aujourd’hui sont des constructions de plusieurs tonnes dont la taille est comparable à celle d’un réacteur de centrale nucléaire. Le nouveau détecteur sera petit et mobile.

Les chercheurs ont maintenant terminé l’analyse des données recueillies lors de la deuxième observation des CEvN dans l’histoire. Selon eux, les résultats permettent de préciser considérablement le modèle théorique du phénomène. Dans cette expérience, des noyaux d’argon relativement légers ont servi de cible pour les neutrinos.

«Les propriétés de l’argon sont proches de celles du xénon qui est utilisé dans notre détecteur RED-100. Mais l’argon est beaucoup moins cher. Les données que nous avons obtenues ont montré que les gaz rares peuvent être utilisés pour développer des détecteurs de rayonnement neutronique relativement compacts », explique Alexandre Bolozdynya.

Selon des experts de l’Institut de génie physique de Moscou, le détecteur qu’ils développent attire déjà l’attention des responsables de l’agence internationale de l’énergie atomique (AIEA), car son utilisation rendra l’énergie nucléaire plus sûre et plus transparente.

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De plus, les chercheurs soulignent que la sensibilité de ce nouveau détecteur lui permet d’être utilisé à des fins purement scientifiques. Par exemple, pour analyser le rayonnement neutronique du Soleil ou des supernovae, ce qui nous permettra de mieux comprendre les processus qui se déroulent à l’intérieur de ces objets cosmiques.

Les chercheurs prévoient d’effectuer les premiers tests de leur prototype à la centrale nucléaire de Kalininskaya dès l’année prochaine.

Le projet de développement du détecteur RED-100 est subventionné par l’État (Russian Science Fund n ° 18-12-00135). La société Science et Innovation (Naouka et Innovatsii) de la société publique Rosatom, finance les tests du détecteur RED-100, dont le but est de développer une technologie efficace de contrôle à distance de la zone active des réacteurs des centrales nucléaires .

Alveré Paquet

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