เครื่องตรวจจับนิวตริโนสามารถตรวจสอบการปฏิบัติตามสนธิสัญญาโดยเรือดำน้ำนิวเคลียร์

นักฟิสิกส์นิวตริโนสองคนในสหรัฐอเมริกาได้เสนอวิธีใหม่ในการตรวจจับการมีอยู่ของยูเรเนียมเกรดอาวุธในเรือดำน้ำที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์โดยไม่ต้องเข้าไปในห้องเครื่องปฏิกรณ์ ขั้นตอนซึ่งอาจดำเนินการในท่าเรือในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์ของเรือดำน้ำปิดอยู่ อาจช่วยป้องกันการเปลี่ยนยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงไปสู่โครงการอาวุธสนธิสัญญาว่าด้วยการไม่แพร่ขยายอาวุธนิวเคลียร์ห้ามไม่ให้มีการถ่ายโอนวัสดุนิวเคลียร์จากโรงไฟฟ้าพลเรือน ซึ่งได้รับการตรวจสอบโดยสมาคมพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศไปยัง

อาวุธนิวเคลียร์ อย่างไรก็ตาม อนุญาตให้ถ่ายโอนไปยังการใช้งาน

ทางทหารที่ไม่ระเบิด เช่น เรือดำน้ำพลังงานนิวเคลียร์และเรือบรรทุกเครื่องบิน อย่างไรก็ตาม เมื่อวัสดุนิวเคลียร์ถูกถ่ายโอนจากดินแดนพลเรือนไปยังดินแดนทางทหาร การติดตามก็จะยากขึ้นมาก

ประเทศต่างๆ ไม่เต็มใจที่จะเปิดเผยความเคลื่อนไหวที่แน่นอนของเรือดำน้ำของตน ซึ่งทำให้การติดตามดูขณะใช้งานเป็นไปไม่ได้ และบางประเทศยังเป็นความลับอยู่ “หากคุณลืมเกี่ยวกับนิวตริโน ข้อเสนอที่ดีที่สุดอันดับถัดไปคือการใช้เครื่องตรวจวัดนิวตรอน ซึ่งเป็นเป้าหมายแบบพาสซีฟที่ดูดซับนิวตรอนและกลายเป็นกัมมันตภาพรังสีในที่สุด” อธิบายPatrick Huberจากเวอร์จิเนียเทค; “คุณวางมันไว้ในห้องเครื่องปฏิกรณ์และดึงมันกลับมาในขณะที่เรืออยู่ในท่า “สิ่งนี้จำเป็นต้องมีผู้ตรวจสอบเข้าไปในห้องเครื่องปฏิกรณ์ และเท่าที่เราทราบไม่มีชาวต่างชาติคนใดเคยเข้าไปในห้องเครื่องปฏิกรณ์ของเรือสหรัฐฯ”

ต้องการการกด

ความกังวลนี้ทวีความรุนแรงมากขึ้น เมื่อสหรัฐฯ และอังกฤษเพิ่งตกลงขายเรือดำน้ำนิวเคลียร์ให้กับออสเตรเลีย ซึ่งเป็นรัฐที่ไม่มีนิวเคลียร์ ออสเตรเลียไม่น่าจะพยายามสร้างระเบิดนิวเคลียร์ แต่การถ่ายโอนยูเรเนียมเกรดอาวุธไปยังรัฐที่ไม่ใช่นิวเคลียร์เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการตรวจสอบว่าไม่ได้เปลี่ยนทิศทางการผลิตเป็นอาวุธ

เรือดำน้ำสามารถเติมเชื้อเพลิงด้วยยูเรเนียมเกรดอาวุธเสริมสมรรถนะสูง ซึ่งมียูเรเนียม-235 ประมาณ 90% หรือยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นยูเรเนียม-238 ดังนั้น ตามสมมุติฐานแล้ว รัฐต่างๆ 

อาจเพียงแค่เอายูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงออกจากเรือดำน้ำ 

หรือเปลี่ยนมาใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ ปล่อยให้เรือดำน้ำนิวเคลียร์ปฏิบัติการต่อไปในขณะที่ดำเนินโครงการอาวุธนิวเคลียร์อย่างลับๆ ล่อๆ “เป้าหมายสูงสุดคือการตรวจสอบว่ามีเครื่องปฏิกรณ์จริงบนเรือดำน้ำ และเป้าหมายที่สองคือการตรวจสอบว่าได้รับเชื้อเพลิงตามที่กล่าวไว้” ฮูเบอร์อธิบาย

Bernadette Cogswellเพื่อนร่วมงานของ Huber และ Virginia Tech เสนอโดยใช้ข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้งานอยู่จะสร้างไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่สลายตัวไปพร้อมกับครึ่งชีวิตต่างๆ นิวตริโนเกือบทั้งหมดจากการสลายตัวเหล่านี้จะผ่านออกมาทางห้องเครื่องปฏิกรณ์โดยตรง และสามารถตรวจสอบได้โดยเครื่องตรวจจับใต้เรือดำน้ำ ยิ่งไปกว่านั้น เชื้อเพลิงต่างชนิดกันจะผลิตไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่แตกต่างกัน และสิ่งเหล่านี้อาจระบุได้จากสัญญาณนิวตริโนที่แตกต่างกัน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาค้นพบว่าในขณะที่ยูเรเนียม-235 เป็นฟิสไซล์โดยตรง ยูเรเนียม-238 จะผ่านการสลายตัวแบบเบตาเป็นพลูโตเนียม-239 ก่อนที่จะแยกตัว ดังนั้น ผลิตภัณฑ์ฟิชชันของการสลายตัวของพลูโทเนียม-239 จึงบ่งชี้ว่ามีการใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำในเครื่องปฏิกรณ์ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีจำนวนมากเกิดจากการแตกตัวของนิวเคลียสของทั้งยูเรเนียม-235 และพลูโตเนียม-239 แต่มี 2 ชนิดที่โดดเด่นสำหรับนักวิจัยคือ ซีเรียม-144 และรูทีเนียม-106 ซึ่งทั้งคู่ผ่านการสลายตัวที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยนิวตริโน

การผสมผสานคุณสมบัติการสลายตัวที่ไม่เหมือนใคร

ซีเรียม-144 ซึ่งผ่านการสลายตัวของเบตาแบบผกผันโดยมีครึ่งชีวิต 411 วัน ผลิตในปริมาณที่มากกว่าเล็กน้อยโดยยูเรเนียม-235 ฟิชชันมากกว่าโดยพลูโทเนียม-239 ฟิชชัน ในขณะที่รูทีเนียม-106 ซึ่งผ่านการสลายตัวแบบผกผันด้วยเบตาครึ่งซี มีอายุ 536 วัน ผลิตในปริมาณมากโดยฟิชชันของพลูโตเนียม-239 แต่แทบไม่ผลิตเลยจากฟิชชันของยูเรเนียม-235 ไอโซโทปทั้งสอง (หากมีอยู่) จะสลายตัวอย่างต่อเนื่องในขณะที่เรือจอดเทียบท่าโดยที่เครื่องปฏิกรณ์ปิดอยู่ ผลิตนิวตริโนที่มีพลังงานต่างกัน: “มันไม่เหมือนกับว่ามีไอโซโทป 50 ไอโซโทปที่เราสามารถใช้แทนได้” ฮูเบอร์กล่าว “มันเป็นส่วนผสมที่ค่อนข้างพิเศษของคุณสมบัติที่ไอโซโทปเหล่านี้มี”

ฮูเบอร์ชี้ให้เห็นว่าบางประเทศได้เคลื่อนไหวเพื่อยกเลิกการใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของกองทัพเรือโดยสิ้นเชิง และเรือดำน้ำนิวเคลียร์ของฝรั่งเศสก็ไม่ใช้ยูเรเนียมอีกต่อไป ดังนั้น วันหนึ่ง การทดสอบของพวกเขาอาจถูกใช้เพื่อตรวจสอบการไม่มียูเรเนียมเกรดอาวุธจากห้องเครื่องปฏิกรณ์แทนที่จะมีอยู่

Jason Detwilerนักฟิสิกส์นิ วตริโน แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเติลประทับใจกับผลงานของทั้งคู่ “การศึกษาการไม่แพร่ขยายส่วนใหญ่โดยใช้นิวตริโนที่ฉันทราบนั้นมุ่งเน้นไปที่การตรวจหานิวตริโนทันทีที่ออกมาจากเครื่องปฏิกรณ์ในขณะที่มันทำงาน” เขาอธิบายว่า “น่าสนใจจริงๆ” ความจริงที่ว่านักวิจัยได้ระบุไอโซโทปคู่หนึ่งและเครื่องตรวจจับนิวตริโนประเภทที่ค่อนข้างใหม่ซึ่งน่าจะตรวจจับพวกมันได้เป็นเวลาหนึ่งปีหรือมากกว่านั้นอย่างง่ายดาย และแสดงให้เห็นว่าพวกมันให้สัญญาณว่า สอดคล้องกับข้อกังวลหลักสำหรับการไม่แพร่ขยาย “พวกเขาบรรเทาความยากลำบากทั้งหมดที่นักวิทยาศาสตร์สามารถคาดการณ์ได้” เขากล่าว

การวิจัยได้อธิบายไว้ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ

แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง