Fysici meten voor het eerst antineutrino's uit uitgeschakelde kernreactor

Bij de kerncentrale van Chooz in Noord-Frankrijk hebben onderzoekers voor het eerst rechtstreeks antineutrino's gemeten die vrijkomen uit een kernreactor nadat die is uitgeschakeld. De deeltjes ontstaan bij het radioactieve verval van splijtingsproducten, zowel in de reactorkern zelf als in het koelbad voor verbruikte splijtstof. Het onderzoek werd geleid door natuurkundigen Anthony Onillon en Thierry Lasserre van het Max Planck Institut für Kernphysik (MPIK) in Heidelberg, en is gepubliceerd in het vakblad Physical Review Letters.

Onzichtbaar signaal diep onder de grond

Antineutrino's zijn extreem lastig te detecteren: ze gaan dwars door materie heen en reageren vrijwel nooit met atomen. Om ze toch te vangen gebruikten de onderzoekers de Double Chooz-detector, die zich zo'n 400 meter onder de grond bevindt, precies op gelijke afstand van de twee reactoren van de centrale. De detector bevat ruim 30 kubieke meter vloeistof die oplicht zodra een antineutrino ermee botst. Dat oplichten gebeurt in een herkenbaar dubbel lichtsignaal, waardoor het te onderscheiden is van achtergrondstraling. Voor deze studie analyseerde het team 17,2 dagen aan data uit een periode waarin beide reactoren volledig stillagen. In die tijd registreerde de detector ongeveer honderd signalen die overeenkwamen met antineutrino's uit de reactorkernen en de opslagbaden. De metingen kwamen nauwkeurig overeen met simulaties van de resterende splijtstof en het verval van langlevende splijtingsproducten, en bevestigen daarmee voor het eerst experimenteel wat theoretische modellen al voorspelden.

Nieuwe manier om kerncentrales te controleren

De uitkomst is meer dan een technisch detail. Detectoren die antineutrino's kunnen opvangen, bleken tot nu toe vooral bruikbaar bij draaiende reactoren, waar de stroom deeltjes veel groter is. Dat na uitschakeling nog een meetbaar, zij het zwak, signaal overblijft, betekent dat dezelfde techniek mogelijk ook kan worden ingezet tijdens onderhoud, bijtankstops en de langdurige opslag van gebruikte splijtstof. Zo'n methode zou een onafhankelijke controle kunnen vormen naast de gebruikelijke fysieke inspecties, bijvoorbeeld om te verifiëren of een reactor daadwerkelijk stilligt of om de hoeveelheid opgeslagen splijtstof te bevestigen. Dat is relevant voor toezichthouders die willen nagaan of kerncentrales zich aan afspraken houden. De belangstelling voor deze aanpak groeit: op de Neutrino 2026-conferentie presenteerde ook het JUNO-TAO-experiment resultaten over het meten van antineutrino's uit stilgelegde reactoren. De meting van het Double Chooz-team geldt nu als eerste gepubliceerde ijkpunt waaraan dat soort vervolgonderzoek kan worden getoetst. Double Chooz zelf werd ruim tien jaar geleden gebouwd om iets heel anders te onderzoeken: hoe neutrino's tijdens hun reis van type veranderen, een proces dat bekendstaat als neutrino-oscillatie. De detector hielp destijds een van de sleutelgetallen van dat proces nauwkeurig vast te stellen. Dat dezelfde apparatuur nu ook bruikbaar blijkt voor reactorbewaking, is volgens de onderzoekers een onverwachte maar waardevolle nevenopbrengst.