Histoire des sciences : l’écho neutrino d’un réacteur nucléaire à l’arrêt détecté

Selon une étude scientifique publiée dans Physical Review Letters, la collaboration scientifique internationale Double Chooz a réussi, pour la première fois de l’histoire, à mesurer le flux résiduel d’antineutrinos électroniques provenant de réacteurs nucléaires complètement arrêtés. Cette expérience unique a été menée à l’aide d’un détecteur ultrasensible situé à 400 mètres des tranches de la centrale nucléaire de Chooz, en France. Ixbt.com rapporte cette information.

Les spécialistes ont analysé en profondeur 17,2 jours de données de temps utile recueillies pendant quatre périodes de 2017, au cours desquelles les deux réacteurs étaient arrêtés simultanément. Au total, 106 événements ont été enregistrés dans la plage énergétique de 1–3 MeV, où le niveau maximal des signaux d’antineutrinos était attendu. Ce résultat correspond parfaitement aux prévisions scientifiques et présente une grande signification statistique.

Quelle est l’origine du flux de neutrinos ?

Les scientifiques expliquent que ce flux résiduel d’antineutrinos ne provient pas d’une réaction en chaîne, mais de la désintégration bêta des isotopes accumulés dans le combustible du réacteur. Les isotopes radioactifs tels que le césium, le ruthénium et le strontium, présents dans le combustible usé ou arrêté, continuent d’émettre des particules pendant des mois et des années après l’arrêt du réacteur.

Les travaux de modélisation réalisés ont permis de déterminer la répartition précise des sources de ce rayonnement. Selon leurs résultats, 56 % du flux d’antineutrinos détecté proviennent des cœurs actifs, tandis que les 44 % restants sont associés aux piscines spéciales où est stocké le combustible usé. Les théories scientifiques sont ainsi confirmées intégralement pour la première fois en pratique.

Solutions techniques et système de suppression du bruit

Le détecteur Double Chooz utilise 10,3 mètres cubes de scintillateur liquide dopé au gadolinium. Les antineutrinos sont détectés par désintégration bêta inverse : le positron produit un flash lumineux rapide, tandis que la capture ultérieure du neutron génère un signal retardé.

L’ensemble de détecteurs de particules élémentaires auxiliaires entourant le détecteur principal élimine efficacement les muons cosmiques et autres perturbations externes. Un classificateur spécial fondé sur un réseau neuronal a filtré les fausses données, permettant d’extraire un résultat statistique précis.

Sécurité nucléaire et importance pratique future

Cette découverte est importante non seulement pour la physique fondamentale, mais aussi pour la sécurité nucléaire et les systèmes de contrôle. L’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) étudie depuis des décennies la possibilité de surveiller les réacteurs grâce aux antineutrinos, car ce flux ne peut être dissimulé à l’aide d’aucun écran.

Les scientifiques ont désormais démontré que cette méthode peut s’appliquer non seulement aux réacteurs en fonctionnement, mais aussi aux installations arrêtées et aux sites de stockage des déchets nucléaires. La prochaine étape consistera à créer des détecteurs plus abordables et mobiles, destinés à être installés à proximité des lieux de stockage.