Çalışma bulgularına göre dönüşüm daha güvenli nükleer atıkların sırrı olabilir

Çalışma bulgularına göre dönüşüm daha güvenli nükleer atıkların sırrı olabilir

Tokyo Üniversitesi'nden bir araştırmacı ekibi, nükleer malzemelerdeki nötron yakalamayı ölçmek, doğru bir şekilde tahmin etmek ve modellemek için yeni bir teknik geliştirdi. Bu keşif, nükleer atık arıtma tesislerinde ilerlemelere yol açabilir ve ilginç bir şekilde, evrendeki daha ağır elementlerin kökenine ilişkin yeni teorilerin kapılarını açabilir.

Dünya çapında, özellikle Japonya gibi ülkelerde, nükleer enerjinin duygusal doğası göz önüne alındığında, araştırmacılar nükleer enerjinin güvenliğini, verimliliğini ve diğer yönlerini geliştirmek için çok çalışıyorlar. Tokyo Üniversitesi Nükleer Araştırma Merkezi'nden Doçent Nobuaki Imai ve meslektaşları, nükleer enerjinin çok önemli bir unsuru olan atık işlemenin iyileştirilmesine yardımcı olabileceklerine inanıyorlar.

"Genel olarak konuşursak, nükleer enerji, kendi kendine devam eden nükleer bozunma reaksiyonları kullanarak suyu kaynatarak çalışır. Kararsız elementler parçalanır ve bozunur, ısı açığa çıkar, bu da suyu kaynatır ve türbinleri çalıştırır. Ancak bu süreç sonunda geride hâlâ radyoaktif olan kullanılamaz atık bırakır." Imai.

"Bu atık yüz binlerce yıl boyunca radyoaktif kalabilir [ve] genellikle yerin derinliklerine gömülür. Ancak, radyoaktif bozunmayı önleyerek ve onu çok daha güvenli hale getirerek [kararsız radyoaktif] atığı daha kararlı hale getirmenin başka bir yolunu keşfetme arzusu giderek artıyor. Bununla başa çıkmak. Buna dönüşüm denir" diye ekledi.

Gelecek nükleer atık dönüşümü mü?

Nötron yakalama olarak da bilinen dönüşüm, nükleer bozunmanın tersi yönde çalışan bir süreçtir. Parçalanıp radyasyon yaymak yerine, bir nötronun eklenmesi kararsız bir elementi kendisinin biraz daha ağır bir versiyonuna dönüştürebilir. Bu yeni form, başlangıçtaki maddeye bağlı olarak güvenli ve stabil olabilir.

Süreç bir süredir biliniyordu, ancak yeni atık yönetimi tesisleri üretmek için şimdiye kadar bunu ölçmek mümkün değildi.

Imai, "Fikir şaşırtıcı bir kaynaktan geldi: çarpışan yıldızlar, özellikle de nötron yıldızları" dedi. "Nötron yıldızı birleşmelerinden yayılan yerçekimsel dalgalara ilişkin son gözlemlerin ardından araştırmacılar, nötronların etkileşim yollarını ve diğer elementleri değiştirme yeteneklerini [daha iyi anlayabildiler]" diye ekledi.

"Buna dayanarak, yaygın bir nükleer atık ürünü olan selenyum elementinin nötronlar tarafından bombardıman edildiğinde nasıl davrandığına odaklanmamızı daraltmak için [çeşitli] araçlar kullandık. Tekniğimiz, malzemelerin nötronları nasıl emdiğini ve dönüşüme uğradığını tahmin etmemizi sağlıyor. Bu bilgi, Imai, nükleer atık dönüştürme tesislerinin tasarımlarına katkıda bulunacağını söyledi.

Astrofizik araştırmalarına kapılar açabilir

Araştırmacılar, dönüşüm eylemlerini doğrudan gözlemlemenin zor olduğunu düşünüyor. Bunun yerine, Japon ekibin yöntemi, numunenin ne kadarının değişmeden kaldığını ölçerek dönüşümün boyutunu tahmin ediyor. Deney öncesi ve deney sonrası okumaları karşılaştırarak, dönüşüme uğrayan numunenin miktarını doğru bir şekilde belirleyebileceğiniz bulunmuştur.

Imai, "Ölçümlerimizin kararsız selenyumun gerçek dönüşüm oranını daha kararlı bir forma doğru şekilde yansıttığından eminiz" dedi. "Şimdi bunu diğer nükleer atık ürünleri için de ölçmeyi planlıyoruz. Umuyoruz ki bu bilgi, nükleer atık arıtma tesislerinin hayata geçirilmesi için gereken diğer alanlarla birleşecektir ve bunları önümüzdeki yıllarda görebiliriz" diye ekledi.

"Nükleer güvenliği artırmayı amaçlasak da, bu araştırma ile astrofizik arasında çift yönlü bir ilişki olmasını ilginç buluyorum. Çarpışan nötron yıldızlarından ilham aldık ve araştırmamız astrofizikçilerin nükleer sentez işaretlerini nasıl aradıklarını etkileyebilir. Imai, "Yıldızlarda elementlerin yaratılması, yaşam için gerekli olanlar da dahil olmak üzere demirden daha ağır elementlerin nasıl yapıldığını daha iyi anlamak için" diye ekledi.

Çalışma özeti:

Ters kinematikte 77,79Se çekirdekleri üzerinde bir nötron transfer reaksiyonu (d, p) tarafından doldurulan 78,80Se'deki bağlanmamış durumlardan gelen γ emisyon olasılıkları, reaksiyon kalıntılarının doğrudan tespit edilmesiyle ölçülmüştür. Bağlanmamış durumun ilgili uyarılma enerjisindeki spin dağılımını varsayarak, 79Se(n, y)80Se reaksiyonunun kesitleri γ emisyon olasılıkları kullanılarak değerlendirildi. 78,80Se'nin deneysel γ emisyon olasılıklarına sahip ikame oran yöntemi, 77Se'deki izomerik durum üzerindeki nötron yakalama reaksiyonunun teorik değerlendirmelerini dahil ederek 79Se(n, y) reaksiyonunun kesitlerini çıkarmak için de kullanıldı. İki kesitimiz, 79Se'deki nötron yakalama reaksiyonu için mevcut nükleer veri derlemeleriyle [kabul ediyor]. Sunulan yöntem, çeşitli nötron enerjilerinde radyoaktif çekirdeklerin nötron yakalama kesitlerinin belirlenmesine yönelik yaklaşımlar sağlayarak mevcut bilgilere katkıda bulunmaktadır.

Kaynak: Interesting Engineering