Rus fizikçilerin çalışması küresel nükleer güvenliği değiştirecek

Küresel nükleer güvenliği yeni bir seviyeye taşıyabilecek olan cihazın çalışma prensibi, yakın zamanda keşfedilen bir fenomen olan elastik bağdaşık nötrino saçılmasına dayanıyor. Üniversite’nin basın dairesi, Rusya Devlet Nükleer Enerji Kuruluşu Rosatom’un desteklediği araştırmanın sonuçları hakkında bilgi verdi.

Nükleer reaktörlerin durumunu izleme yöntemlerinden biri nötrino yayılım analizi olup söz konusu yöntem, yasa dışı nükleer silah üretimi için kullanılabilecek nükleer yakıtın çalınmasını önlemeye yardım ediyor. Analiz, şüpheli bulunan nükleer santrallerin çalışmasına müdahale etmeme imkanı sağlayıp, uzaktan yapılıyor.

Rusya Ulusal Nükleer Araştırmalar Üniversitesi deneysel nükleer fizik laboratuvarının şefi ve proje yöneticisi Aleksandr Bolozdıynya, “Nötrinolar, nükleer reaksiyonlar sırasında büyük miktarlarda üretilen temel parçacıklardır. Nükleer reaktörden çıkan nötrinoların kesin olarak durdurulması için bir ışık yılı kalınlığında kurşun ‘duvar’ gerekecek, yani bu parçacıklar, nükleer santralin koruma kalkanından kolayca geçebiliyor. Nötrino yayılım analizi ile hem reaksiyonun izotop içeriği, hem de reaktör çekirdeğinin merkezinde o anda tam olarak neler olduğu anlaşılabiliyor” açıklamasında bulundu.

MİFİ uzmanlarının açıkladığı üzere nükleer reaktörlerin çalışması sırasında nükleer yakıtın bozunma ürünlerinden biri olarak, silah sınıfı plütonyum denilen 239Pu izotopu oluşuyor. Nötrino yayılım dedektörleri, reaktör çekirdeğinin izotop içeriğindeki değişikliği saptayarak bu maddenin alındığının tespit edilmesini sağlıyor.

Nötrino kontrol yöntemini geliştiren Ulusal Nükleer Araştırmalar Üniversitesi’nin bilimcileri, ağır çekirdeklerde elastik bağdaşık nötrino saçılması etkisine dayanan temelden yeni tip iki fazlı emisyon dedektörleri geliştirmeye çalışıyor. Sovyet fizikçileri tarafından 40 yılı aşkın bir süre önce öngörülen bu fenomen, ancak 2017'de bir hızlandırma deneyinde keşfedildi.

Ulusal Nükleer Araştırmalar Üniversitesi’nin uzmanlarına göre elastik bağdaşık nötrino saçılması etkisinin kullanılması, reaktör nötrinolarına karşı mevcut cihazlardan neredeyse bin kat daha hassas olacak bir dedektörün yaratılmasına olanak tanıyacak. Modern nötrino dedektörleri, boyut bakımından bir nükleer santral reaktörü ile karşılaştırılabilecek tonlarca ağırlığında yapılardır, oysa yeni dedektör küçük bir mobil düzenek olarak hayata geçirilebilecek.

Şu anda bilim insanları, tarihte ikinci elastik bağdaşık nötrino saçılması gözlemi sırasında elde edilen verilerin analizini tamamlamış bulunuyor. Onlara göre sonuçlar, fenomenin teorik modelinin önemli ölçüde netleştirilmesine olanak sağladı. Bu kez nötrino hedefi olarak nispeten hafif olan argon çekirdekleri kullanıldı.

Bolozdıynya, “Argon, özellikleri açısından RED-100 adlı deneysel dedektörümüzde kullanılan ksenona yakın, fakat aynı zamanda çok daha ucuzdur. Elde edilen veriler, soy gazların nispeten kompakt nötrino yayılım dedektörlerini yaratmak için kullanılabileceğini gösterdi” diye konuştu.

MİFİ uzmanları, tasarladıkları dedektörün daha şimdiden Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu (IAEA) yönetiminin dikkatini çektiğini, zira bu cihazın kullanılmasının nükleer enerji endüstrisinin daha güvenli ve şeffaf hale gelmesine olanak sağlayacağını belirtti.

Uzmanlar ayrıca yeni dedektörün hassasiyetinin, aygıtın sadece bilimsel amaçlı olarak, örneğin Güneş ya da süpernova yıldızlarının nötrino yayılımının analizi için kullanılmasına imkan tanıyacağını, böylelikle yıldızların içlerinde gelişen süreçlerin daha iyi anlaşılacağını vurguladı.

Araştırma ekibi önümüzdeki yıl geleceğin dedektörünün ilk denemelerini Kaliningrad Nükleer Santrali’nde gerçekleştirmeyi planlıyor.

Elastik bağdaşık nötrino saçılması sürecini araştırmaya yönelik RED-100 araştırma ekibinin çalışmalarına Rus Bilim Vakfı, 18-12-00135 no’lu ödenekle destek verdi.

Nükleer santrallerdeki reaktörlerin çekirdeklerinin etkili bir şekilde uzaktan izlenmesine yönelik teknolojiyi geliştirmek amacıyla RED-100'ü deneme çalışmaları, Rosatom bünyesindeki ‘Bilim ve İnovasyon’ A.Ş. tarafından destekleniyor.