원자로 잔여 미립자 신호 최초 포착

과학자들이 처음으로 원자로가 정지된 후에도 남아 있는 미약한 반중성미자 신호를 측정했다. 이 신호는 프랑스 북부 쇼 원자력 발전소에서 감지됐다. 반중성미자는 우주에서 가장 가볍고 가장 포착하기 어려운 입자로, 원자로와 차폐 시설을 거의 방해받지 않고 통과할 수 있다.

이 연구 결과는 2026년 8월 14일 '피지컬 리뷰 레터스'에 게재됐다.

독일 하이델베르크에 있는 막스 플랑크 핵물리학 연구소의 안토니 오니용과 티에리 라세르가 이번 측정을 주도했다.

Double Chooz 검출기는 발전소의 두 원자로 노심에서 약 400미터 떨어진 지하에 있으며, 30세제곱미터 이상의 액체 섬광체를 포함하고 있다. 이 섬광체는 반중성미자가 상호작용할 때 빛을 낸다.

연구진은 두 원자로가 완전히 정지된 상태에서 수집된 17.2일간의 데이터를 분석했으며, 노심과 인근 사용후연료 저장 풀의 잔류 방사능과 관련된 약 100개의 반중성미자 후보 사건을 기록했다.

감지된 신호는 남아 있는 핵연료와 장수명 핵분열 생성물의 붕괴에 대한 시뮬레이션과 정확히 일치했다. 이는 정지된 원자로와 사용후연료에 대한 예측을 처음으로 직접 실험으로 확인한 것이다.

이 능력은 반중성미자 검출기가 유지보수 중이거나 정지된 원자로에 대한 독립적인 정보를 제공할 수 있음을 시사하며, 원자로 모니터링, 원자력 안전 및 핵 안전 조치에 도움이 될 수 있다.

오니용에 따르면, 이 미세한 잔류 신호를 감지하려면 매우 낮은 배경 방사선과 수년에 걸쳐 개발된 분석 기술이 필요했다.

지금까지 원자로 반중성미자 실험은 주로 가동 중인 원자로에 초점을 맞췄으며, 그곳에서는 플럭스가 훨씬 크다.

Double Chooz는 원래 중성미자 진동을 연구하기 위해 건설됐으며, 중성미자가 유형을 바꾸는 데 중요한 매개변수인 혼합각 θ13을 측정하는 데 도움을 주었다.

Neutrino 2026에서 발표된 JUNO-TAO의 초기 결과는 원자로 정지 데이터를 사용하여 사용후핵연료에서 나오는 약한 반중성미자 신호를 분리하고 있다. Double Chooz 측정은 정지된 원자로와 사용후연료 풀의 잔류 신호를 연구하는 첫 번째 공식 벤치마크를 제공한다.