科学者たちは核物理学の分野で重大な突破を達成し、使用済み核燃料から放出される反ニュートリノを直接測定することに成功しました。この実験は、ドイツのハイデルベルクにあるマックス・プランク核物理研究所（Max Planck Institute for Nuclear Physics, MPIK）の研究チームによって行われました。研究の結果、原子力発電所が発電を停止しても、検出器は放射性崩壊によって生成される微弱な反ニュートリノの流れを識別できることがわかりました。MPIKの2人の物理学者、アンソニー・オニロン（Anthony Onillon）とティエリー・ラッセル（Thierry Lasserre）がこの研究を主導し、これらの発見は反ニュートリノ検出器が原子炉の運転状態を独立して検証できることを示しています。
また、メンテナンスや停止後に使用済み核燃料を監視することも可能です。
オニロンは、「反ニュートリノと物質の相互作用は非常に稀です。しかし、反ニュートリノがダブルチュズ検出器内で相互作用すると、特有のダブル光信号が生成され、この信号は背景イベントと区別できます。」と述べています。研究者たちはフランス北部のチュズ原子力発電所で測定を行い、ダブルチュズ検出器を使用して実験を実施しました。この検出器は地下約400メートル（1,312フィート）の深さに設置され、2つの原子炉コアから等距離にあります。さらに、検出器内には30立方メートル（1,060立方フィート）以上の液体シンチレーター材料が含まれています。
この材料は反ニュートリノに衝突されると微弱な光を発します。反ニュートリノは物質とほとんど相互作用しませんが、物理学者は特有のダブル光信号を通じてそれらを識別でき、この信号は背景放射と区別することができます。
反ニュートリノ検出器の原子炉監視における応用の可能性
このプロジェクトでは、研究チームは17.2日のデータを分析しました。このデータは2つの原子炉ユニットが完全に停止している間に収集されました。この期間中、検出器は約100件の反ニュートリノ候補イベントを記録しました。これらのイベントは、原子炉コア内部および近くの使用済み燃料冷却プールからの放射性崩壊に由来しています。この信号は、残存核燃料と長寿命の核分裂生成物の崩壊に関する詳細なシミュレーション結果と非常に一致しています。これにより、停止した原子炉と使用済み核燃料からの反ニュートリノ放出に関する理論的予測の初の直接的な実験確認が提供されました。
これらの発見は、反ニュートリノ検出器が原子炉が電力を生成しているときだけでなく、燃料の補充停止、メンテナンス作業、使用済み核燃料の長期保管期間中にも機能することを示しています。オニロンはプレスリリースで、「これまで、原子炉の反ニュートリノ実験は主に運転中の原子炉に集中していました。なぜなら、反ニュートリノのフラックスははるかに大きいからです。停止後の微弱な残留信号を検出するには、非常に低い背景ノイズと長年の開発による精密分析技術が必要です。」とまとめています。
研究者たちは、これらの測定が原子炉の運転状態を検証するための独立した手段を提供し、使用済み燃料の在庫を確認するのに役立つことを示しています。これは従来の検査方法に依存することなく行えます。同時に、この方法への関心も高まっています。2026年のニュートリノ会議では、JUNO-TAO実験の結果が、使用済み核燃料から生成される反ニュートリノを原子炉停止中に検出することについても探求されました。ダブルチュズの測定は、これらの努力に初めて発表された基準を提供します。ダブルチュズはニュートリノ振動を研究することを目的としており、ニュートリノ混合角θ13の測定において重要な役割を果たしています。これは、ニュートリノが空間を通過する際に異なるタイプの間でどのように変換されるかを規定する基本的なパラメータです。
この研究は『Physical Review Letters』に発表されました。
項目 規格 検出器深度 約 400 メートル 液体シンチレーター材料体積 30 立方メートル以上