Mesmo depois de um reator nuclear ser desligado, a atividade continua profundamente no seu núcleo. Os produtos de fissão radioativa de longa duração decaem ao longo de meses ou até anos, liberando um fluxo fraco de partículas chamadas antineutrinos. (anti)neutrinos são as partículas mais leves e evasivas conhecidas no universo e podem passar através do reator e do escudo circundante com pouca interferência.
Cientistas em colaboração com a Double Chooz mediram agora esta emissão de podneutrino de longa duração pela primeira vez. Esta pesquisa que esteve recentemente em cartas de exame físico, Foi liderado por Anthony O’Neilon e Thierry Lasser do Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) em Heidelberg, Alemanha. As descobertas mostram que os detectores anti-neutrinos podem recolher informações sobre reactores nucleares mesmo quando estes estão desligados, abrindo potencialmente novas oportunidades para monitorização de reactores, segurança nuclear e salvaguardas.
Detecção de antineutrinos de um reator desligado
A medição foi feita na usina nuclear de Chooz, no norte da França. O detector Double Chooz está localizado a cerca de 400 metros abaixo do solo dos dois núcleos do reator da instalação. Dentro do detector há mais de 30 metros cúbicos de cintilador líquido, um material que produz pequenos flashes de luz quando um podneutrino interage com ele.
“Os antineutrinos interagem muito raramente com a matéria”, explica Thierry Lasser, do grupo de investigação independente OMINA, também localizado no MPIK. No entanto, quando se interage com o detector Double-Chooz, é gerado um sinal distinto de duas luzes que pode ser distinguido dos eventos de fundo. Este sinal distinto permite aos cientistas detectar podneutrinos provenientes de reatores.
Os pesquisadores analisaram 17,2 dias de observações coletadas enquanto ambas as unidades do reator estavam completamente desligadas. Durante esse período, o detector registrou cerca de 100 eventos candidatos a antineutrinos associados à radioatividade residual nos núcleos dos reatores e nas piscinas de resfriamento de combustível irradiado.
As medições são consistentes com as previsões de combustível nuclear
O sinal detectado foi consistente com simulações detalhadas que levaram em conta o estoque restante de combustível nuclear e a decomposição de produtos de fissão de longa vida. O resultado é a primeira verificação experimental direta de previsões que descrevem as emissões de antineutrinos de reatores desligados e de combustível irradiado.
O’Neilon acrescenta: “Até agora, os experimentos com antineutrinos de reatores se concentraram principalmente em reatores ativos, onde o fluxo de antineutrinos é muito maior. A detecção do pequeno sinal residual após o desligamento requer fundos muito baixos e técnicas de análise precisas desenvolvidas pela colaboração Double Chooz ao longo dos anos.”
Outras experiências já começaram a explorar esta nova região. Os resultados preliminares do JUNO-TAO apresentados no Neutrino 2026 mostram que os pesquisadores também usarão dados do reator desligado para estudar o fraco sinal anti-neutrino produzido pelo combustível nuclear irradiado. O TAO está a trabalhar para isolar essa emissão ténue, enquanto as descobertas do Double Chooz fornecem agora a primeira referência publicada para estudar o sinal residual de reactores desligados e reservatórios de combustível irradiado.
Uma nova ferramenta para monitoramento de reatores nucleares
As descobertas sugerem que os detectores anti-neutrinos poderiam eventualmente fornecer informações úteis não apenas durante a operação do reator, mas também durante a manutenção e após o desligamento. Tais medições podem ser valiosas para confirmar de forma independente o estado do reator e rastrear os inventários de combustível irradiado.
Double Chooz foi originalmente construído para investigar flutuações de neutrinos e desempenhou um papel fundamental na medição do ângulo de mistura de neutrinos θ13, um parâmetro fundamental que descreve como os neutrinos mudam de um tipo para outro à medida que se movem. Esta medição ajudou a preparar o caminho para pesquisas futuras sobre a assimetria matéria-antimatéria no setor dos neutrinos.
Agora, a Double Chooz adicionou outra inovação ao seu registro científico ao detectar o fraco brilho de neutrinos que persiste depois que um reator nuclear escurece.
