- 科學家成功直接測量核反應堆停機後的反微中子釋放。
- 反微中子檢測器可獨立驗證核反應堆運行狀態。
- 研究提供對停機反應堆和核燃料反微中子排放的實驗確認。
- 此方法可在維護和長期儲存期間監測使用過的核燃料。
科學家在核物理領域取得重大突破，成功直接測量了核反應堆停機後，由使用過的核燃料釋放出的反微中子。這項實驗由德國海德堡的馬克斯·普朗克核物理研究所（Max Planck Institute for Nuclear Physics, MPIK）研究團隊進行。研究發現，即使核電站停止發電，檢測器也能識別出由放射性衰變產生的微弱反微中子流。MPIK 的兩位物理學家安東尼·奧尼隆（Anthony Onillon）和蒂埃裏·拉塞爾（Thierry Lasserre）主導了這項研究，並指出這些發現顯示，反微中子檢測器可以獨立驗證核反應堆的運行狀態，
並在維護及停機後監測使用過的核燃料。
反微中子的檢測技術
奧尼隆表示：「反微中子與物質的相互作用極為罕見。然而，當一個反微中子在雙楚茲檢測器內相互作用時，會產生一個特徵性的雙光信號，這個信號可以與背景事件區分開來。」研究人員在法國北部的楚茲核電站進行測量，使用雙楚茲檢測器進行實驗。該檢測器安裝在地下約 400 米（1,312 英尺）深處，距離兩個反應堆核心等距。此外，檢測器內含有超過 30 立方米（1,060 立方英尺）的液態閃爍材料。
這種材料在被反微中子撞擊時會發出微弱的光閃爍。儘管反微中子很少與物質相互作用，但物理學家可以通過特徵性的雙光信號辨識它們，這個信號使其能夠與背景輻射區分開來。
在該項目中，研究團隊分析了 17.2 天的數據，這些數據是在兩個反應堆單元完全停機期間收集的。在這段時間內，檢測器記錄了約 100 個反微中子候選事件，這些事件源自反應堆核心內部及附近使用過的燃料冷卻池中的放射性衰變。該信號與關於剩餘核燃料和長壽命裂變產物衰變的詳細模擬結果非常吻合。這提供了對停機反應堆和使用過的核燃料中反微中子排放的理論預測的首次直接實驗確認。
獨立驗證反應堆狀態
這些發現表明，反微中子檢測器不僅可以在反應堆產生電力時使用，還可以在加油停機、維護工作和長期儲存使用過的核燃料期間發揮作用。奧尼隆在新聞稿中總結指出：「到目前為止，反應堆的反微中子實驗主要集中於運行中的反應堆，因為反微中子的通量要大得多。檢測停機後的微弱殘餘信號需要極低的背景噪聲和經過多年發展的精細分析技術。」
研究人員表示，這些測量可以提供一種獨立的方式來驗證反應堆的運行狀態，並幫助確認使用過的燃料庫存，而無需僅依賴傳統檢查方法。同時，對這種方法的興趣也在增長。在 2026 年中微子會議上，JUNO-TAO 實驗的結果也探討了在反應堆停機期間檢測由使用過的核燃料產生的反微中子。雙楚茲的測量現在為這些努力提供了首次發表的基準。雙楚茲旨在研究中微子振盪，在測量中微子混合角 θ13 方面發揮了關鍵作用，這是一個基本參數，規定了中微子在穿越空間時如何在不同類型之間轉換。
該研究已在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表。
項目 規格 檢測器深度 約 400 米 液態閃爍材料體積 超過 30 立方米
反微中子檢測的潛在應用與挑戰
這項研究的突破性成果顯示，反微中子檢測器不僅能在反應堆運行時使用，還能在停機期間提供重要數據，這對核能安全及核燃料管理至關重要。隨著對核能安全性和透明度的需求增加，這種新方法能夠獨立驗證反應堆狀態，減少對傳統檢查方式的依賴。未來，這項技術的進一步發展可能會促進核能行業的創新，並提升公眾對核能的信任。