FoodPro Preloader

Radioaktivt lekkasje avsluttes med Neutrino-studien


En detektor ved EXO-200-eksperimentet under bygging. Usikkerhet henger over fremtiden for et nøkkelpartikkelfysikkeksperiment. Anlegget, en detektor bygget for å studere nøytriner, er plassert dypt under New Mexico-ørkenen sammen med USAs eneste dype geologiske depot for kjernefysisk avfall. Men forskere har ikke hatt tilgang til underjordiske stedet siden februar, da en ulykke i depotet slettet radioaktivitet, og så har de blitt tvunget til å mothball eksperimentet. Den

En detektor ved EXO-200-eksperimentet under bygging.

Usikkerhet henger over fremtiden for et nøkkelpartikkelfysikkeksperiment. Anlegget, en detektor bygget for å studere nøytriner, er plassert dypt under New Mexico-ørkenen sammen med USAs eneste dype geologiske depot for kjernefysisk avfall. Men forskere har ikke hatt tilgang til underjordiske stedet siden februar, da en ulykke i depotet slettet radioaktivitet, og så har de blitt tvunget til å mothball eksperimentet.

Den berikede Xenon Observatory-200 (EXO-200) ble installert i 2007 ved WipP-anlegget (WIPP) i nærheten av Carlsbad, et lager på 655 meter undergrunnen gravd ut av en salt seng. Ved ulykkesperioden hadde forskere som jobbet døgnet, samlet to års data; funnene vises i naturen i dag.

Ulykken kunne ikke ha skjedd på verre tid, sier Giorgio Gratta, en fysiker ved Stanford University i California, og EXO-200s hovedforsker. Detektoren var midt i en oppgradering for å forbedre følsomheten; Det var ment å løpe i ytterligere to til tre år, men den planen er nå i spørsmålet, sier han. "Den nåværende situasjonen på WIPP er veldig dårlig."

Underjordisk vitenskap
EXO-200 er en av en håndfull eksperimenter over hele verden som prøver å løse spørsmålet om nøytrinene er deres egne anti-partikler ved å lete etter et unnvikende fenomen kjent som neutrinoløs dobbelt β-forfall.

Vanlig dobbelt β-forfall er en form for radioaktivt henfall der elementene transmuterer ved å hoppe to trinn fremover i det periodiske bordet, for eksempel fra xenon til barium. To nøytroner i kjernen forvandler seg samtidig til protoner, og i prosessen avgir de to elektroner (β-stråler) og to anti-nøytriner. Hvis neutrinos og anti-neutrinos var det samme (et hypotetisk fenomen kjent som en Majorana-partikkel), kunne de to anti-neutrinene gjensidig ødelegge så snart de ble produsert. Fysikere ville oppdage de kommende elektronene, men ingen anti-neutrinos.

Et slikt "neutrinoløst" dobbelt-β-forfall ville innebære at neutrinoer er Majorana-partikler, hypotetiske enheter som er deres egne antipartikler. Dette kan igjen forklare hvorfor nøytriner har masse - et observert faktum som synes å motsette seg standardmodellen av partikkelfysikk.

Resultatene som ble publisert i Nature i dag viser ingen neutrinoløs forfall. De stiller de strengeste grensene ennå på hvor ofte neutrinoløst forfall kan oppstå uten å bli oppdaget - en figur som også vil sette en øvre grense på neutrino massen.

Delikat utstyr
EXO-200-detektoren bruker 200 kilo flytende xenon, beriket med isotopen xenon-136 og holdt ved en temperatur på 167 kelvin. Det krever ekstremt lavt nivå av bakgrunnsradioaktivitet, og kanskje motintuitivt gir WIPP det et ideelt hjem. Dypt underjordisk er detektoren beskyttet mot kosmiske stråler, og saltens bakgrunnsradioaktivitet er mye lavere enn for andre bergarter, hvorav mange frigjør stråling eller radioaktive stoffer som radongass, forklarer Gratta.

Men å holde detektoren kult innebærer sofistikert og delikat kryogenikk og annen maskinvare som krever kontinuerlig vedlikehold, sier han. Maskinen må også være kontinuerlig tilpasset til å tilpasse seg de stadig skiftende saltgulvene. Uten tilgang til detektoren i flere måneder har forskerne ikke hatt noe annet valg enn å slå den ned, i hvert fall midlertidig, sier Gratta.

Han er "veldig bekymret" for hvor lenge det kan være før forskere får lov til å komme inn igjen, og bekymrer seg for at detektoren vil være i dårlig tilstand når de kan komme til det. Han håper å komme inn i det underjordiske laboratoriet før avfallet er åpnet. Forsøket er ved den nordlige enden av gruven, langt fra den sørlige enden hvor avfall er lagret og radioaktiv forurensning fra ulykken er fortsatt et problem.

Doug Weaver, den underjordiske testkoordineringskontorets leder på WIPP, sier at når forskere kan bli tillatt tilbake, vil avhenger av fremdriften av utvinningsarbeidet. Han håper at EXO-200 forskere kan bli sluppet i juli eller august, i det minste for å utføre vesentlig vedlikehold. Ytterligere oppføring vil bli tillatt senere for å få eksperimentet på nytt.

Ikke så nøytral
Det er uklart når lageret selv vil gjenåpne. Den radioaktive lekkasjen antas å ha skjedd når innholdet i en eller flere avfallsdrummer gjennomgikk en kjemisk reaksjon og brøt sammen - og i forrige måned anslår amerikanske myndigheter at minst 368 avfallsprodukter på stedet kunne være utsatt for samme reaksjon.

I forrige uke har US Department of Energy og Nuclear Waste Partnership - entreprenøren som driver WIPP-nettstedet - sagt at det ville ta minst to år å forsegle de mistenkte fatene.

Trommelen som var kjent for å ha bristet, var en del av et parti fra Los Alamos nasjonale laboratorium (LANL) i New Mexico. Den inneholdt nitratsalter, og myndighetene mistenker at disse kan ha reagert med et absorberende stoff som brukes til å tørke opp væsker, noe som gir varme som blåste lokket av trommelen.

Men en ny hypotese dukket opp i forrige uke, etter at det ble avslørt at en entreprenør til LANL, Energy Solutions of Salt Lake City, Utah, hadde byttet fra tørre reagenser som tidligere var blitt brukt til å nøytralisere syrer og baser i avfallet, til flytende. De flytende reagensene er kjent for å reagere med nitrater. I en e-post fra august 2013, fortalte en EnergySolutions-medarbeider som var involvert i bryteren en LANL-offisiell: "Siden vannreaktiviteten til plutonium- og kritisitetssikkerhetsproblemer ikke er mitt kompetanseområde, kan det være lurt å ha LANL-personell inn i disse problemene også."

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse fra bladet Nature. Artikkelen ble først publisert 4. juni 2014.

50 år siden: "Metropolitan Segregation"Hvordan amerikanske forskere gjør bryteren til den store Hadron ColliderDiscovery of the Top Quark [Fra arkivet]New York Fracking Report Underscores Quake, klimatiske risikoerClimbing Mount Immortality: Død, kognisjon og sivilisasjonHvordan Tesla Motors bygger en av verdens sikreste biler [Video]Den nærmeste eksoplaneten til jorden kan være "svært beboelig"Radioaktivt jod fra Fukushima Funnet i California Kelp