Nuovi risultati scientifici suggeriscono che i rilevatori di neutrini possono svolgere un ruolo importante nel garantire un migliore monitoraggio e uno stoccaggio più sicuro del materiale radioattivo nei siti di deposito di scorie nucleari. I ricercatori della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) in Germania hanno effettuato calcoli per accertare la radiazione di neutrini emessa dal combustibile nucleare esaurito. Le loro cifre mostrano che i rivelatori di neutrini potrebbero essere utili in determinati scenari.

I neutrini non subiscono quasi alcuna interazione con la materia, e quindi possono penetrare praticamente senza ostacoli attraverso la Terra e qualsiasi scudo artificiale. "Ogni secondo, circa 100 miliardi di neutrini per centimetro quadrato colpiscono la Terra dal sole, sia di giorno che di notte. Poiché i neutrini interagiscono solo debolmente con la materia, sono tra le particelle elementari più difficili da rilevare, " ha affermato il professor Joachim Kopp dell'Università di Mainz. Kopp è un esperto nel campo della fisica teorica dei neutrini.

Il decadimento beta dei prodotti di fissione radioattivi genera neutrini in quantità molto grandi. Però, è necessaria un'energia minima di 1,8 mega-elettronvolt per rilevare queste particelle tramite il processo di decadimento beta inverso. Solo allora possono essere registrati in un rivelatore a scintillazione, un serbatoio riempito con oli minerali speciali. Le particelle ad alta energia interagiscono con i protoni nel serbatoio, emettendo un caratteristico segnale luminoso.

Tali rivelatori di neutrini vengono già impiegati sperimentalmente per monitorare le centrali nucleari durante il funzionamento. Però, per il monitoraggio delle scorie nucleari stoccate ci sono, ancora, nessun rivelatore. "I reattori in servizio producono considerevolmente più neutrini rispetto ai reattori dismessi o al materiale radioattivo immagazzinato, " ha spiegato Kopp, rilevando che il monitoraggio dell'ubicazione delle scorie nucleari è particolarmente importante attualmente per motivi di sicurezza.

Per la loro carta in Revisione fisica applicata , Joachim Kopp e Vedran Brdar della JGU e Patrick Huber della Virginia Tech negli Stati Uniti hanno calcolato per primi il flusso di neutrini emesso dallo stronzio-90 radioattivo e da altri prodotti di fissione nel combustibile nucleare esaurito. Hanno quindi preso in considerazione diversi scenari che descrivono in dettaglio come o dove potrebbero essere rilevate le emissioni.

In uno di questi, un rivelatore adatto sarebbe particolarmente utile per monitorare gli impianti di stoccaggio fuori terra, Per esempio, in loco presso le centrali nucleari. Un rivelatore di neutrini in questo scenario potrebbe rilevare se il materiale radioattivo è stato rimosso senza essere documentato. Secondo i calcoli, le misurazioni che utilizzano un rivelatore con una capacità di 40 tonnellate dovrebbero durare circa un anno. "Sembra molto tempo, ma tutto ciò che sarebbe richiesto sarebbe posizionare il rilevatore e aspettare. Il grande vantaggio è che potremmo verificare il contenuto di un contenitore senza doverlo mai aprire, " ha detto Kopp. Di solito sarebbe sufficiente posizionare il rilevatore da 10 a 100 metri di distanza, Per esempio, su un rimorchio per camion. Secondo Kopp, questo metodo potrebbe essere particolarmente appropriato nel tentativo di garantire la non proliferazione di materiale per armi nucleari, ecco perché la Comunità Europea dell'Energia Atomica EURATOM ha già espresso interesse per questa ricerca.

In un secondo scenario, i fisici propongono uno scenario in cui vengono monitorati i depositi sotterranei, dando come esempio il sito di deposito di Yucca Mountain in Nevada. In questa situazione, sarebbe rilevato un flusso di neutrini significativo, anche sulla superficie di un piccolo serbatoio da 10 tonnellate. "Però, alcuni rischi realistici, come la fuoriuscita di piccolissime quantità di materiale radioattivo, non verrebbe purtroppo rilevato, " ha detto Kopp.

Un terzo scenario che gli scienziati hanno considerato nei loro calcoli è stato il rilevamento di strutture di stoccaggio documentate in modo incompleto, come quelli del sito di Hanford, un complesso nucleare ora in disuso nello stato americano di Washington dall'era della Guerra Fredda. "In questo caso, l'attuale tecnologia di rilevamento non è ancora del tutto sufficiente, tra l'altro perché la radiazione cosmica distorce le misurazioni, " ha detto Kopp. Tuttavia, i primi prototipi per tali rivelatori che evitano questo problema esistono già.