Исследователи Технологического института Вирджинии предложили новый способ отслеживания нелегального распространения ядерного оружия на борту подводных лодок. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Physical Review Letters, вместо того чтобы пытаться обнаружить оружейный уран с помощью детектора нейтрино в непосредственной близости от источника, можно установить детектор антинейтрино на патрульные подводные суда. Текст препринта статьи доступен в репозитории arXiv.
Идея физиков Бернадетт Когсвелл (Bernadette Cogswell) и Патрика Хубера (Patrick Huber), основанная на нейтринных выбросах, призвана решить одну из проблем, связанную с мерами по предотвращению попадания ядерных вооружений в руки террористических организаций и связанных с ними государств. Так, некоторые типы ядерного топлива, которые можно использовать в реакторах на подводных лодках, также пригодны для создания оружия массового поражения. В настоящее время единственным способом проверить, есть ли на борту субмарины ядерное топливо оружейного качества, является детектор нейтрино, однако для этого требуется получить разрешение на доступ инспекторов в реакторный отсек судна.
Даже после остановки ядерный реактор продолжает испускать нейтрино и антинейтрино из-за наличия продуктов ядерных реакций с более длительным периодом полураспада. Для регистрации антинейтрино используется реакция обратного полураспада, при которой электронное антинейтрино рассеивается на протоне с образованием позитрона и нейтрона. Эта реакция имеет высокое сечение процесса, а следовательно, происходит с высокой частотой, поэтому ее широко используют, например, в крупных нейтринных детекторах (KamLAND и Borexino) для обнаружения внеземных источников излучения. По энергии антинейтрино можно определить, в результате каких именно цепочек полураспада они образуются.
Исследователи проанализировали вероятные цепочки распадов различных продуктов ядерных реакций с использованием оружейного плутония и выяснили, что наилучшими кандидатами являются распад церия-144 и рутения-106 с образованием празеодия-144 и родия-106 соответственно. Время полураспада этих изотопов сравнимы с периодами дежурства и стоянок подводных лодок, поэтому проверку с помощью антинейтриного детектора можно проводить, пока субмарина находится в порту. Для этой цели может использоваться сцинтилляционный детектор массой сто килограмм, который располагается на борту судна, стоящего в непосредственной близости от подлодки с реактором. Если же длительная близость не допускается, то можно проверить весь флот с помощью детектора массой 1-2 тонны.
Важной особенностью метода является то, что он не раскрывает никаких подробностей о конструкции ядерных реакторов на субмаринах, что является секретной информацией и может быть поводом для отказа от проверки.
