通过相干弹性中子-原子散射寻找走私的放射性材料

利用中子进行核非扩散的潜力长期以来一直备受争议，主要是由于生产丰度与低相互作用率之间的张力。新近检测到的中子相互作用通道——相干弹性中子-原子散射 (CE$\nu$NS)，可能由于其相对于其他中子相互作用的改进横截面而能够结束这场争论。本文提出了利用 CE$\nu$NS 超导探测器寻找走私放射性材料的可行性研究。为此，我们计算了在理想条件下、无背景的情况下，以 95% 置信水平进行 situational 检测所需的最小活度。该分析针对四种常被走私的放射性同位素：${}^{137}$Cs、${}^{109}$Cd、${}^{192}$Ir 和 ${}^{57}$Co。依据这些结果，我们得出结论，CE$\nu$NS 可用于发现活度超过 PBq 级别的 ${}^{137}$Cs 来源，但不适用于发现其他放射性源。该框架还可应用于其他核安全关切，例如保障第四代核反应堆。