Nükleer reaktörlerin izlenmesi alanında, yeni jenerasyon nötrino dedektörleri geliştirilmesi için dünya çapında çok sayıda çalışma sürdürülüyor. Daha tesirli, daha uygun maliyetli ve daha kompakt olan yeni dedektörlerin hem ulusal muhtaçlıkları hem de Milletlerarası Atom Enerjsi Kurumunun (IAEA) gereksinimlerini karşılaması hedefleniyor. Mevcut nötrino dedektörleri, ‘ters beta bozunumu’na dayanırken, yeni dedektörlerde daha verimli, daha küçük taşınabilir aygıtlara imkan sağlayan ‘tutarlı nötrino-çekirdek elastik çarpışması’ yaklaşımı kullanılıyor. Bugüne kadar pratikte gözlemlenmemiş temel bir fizik süreci olan nötrinoların atom çekirdeği üzerindeki uyumlu saçılımı, süpernovanın ve kainatın evrimini keşfetmek için değer taşıyor.
Rus fizikçiler, deneylerde başarılı oldu
Rusya Ulusal Araştırmalar Nükleer Üniversitesinden (NRNU MEPhI) Rus fizikçiler, geçen eylül ayında nükleer reaktörlerin uzaktan izlenmesinin doğruluğunu neredeyse bin kat artıran bir dedektör geliştirmek için bir dizi deney gerçekleştirdi. NRNU MEPhI uzmanları, elastik dengeli nötrino saçılımının ağır çekirdekler üzerindeki tesirine dayanan bir yaklaşıma dayanan yeni iki etaplı emisyon dedektör ile nötrino denetim tekniğini uygunlaştırmayı başardı.
MEPhI grubuna nazaran bu araştırma, var olan aygıtlara göre reaktörlere bin kat daha hassas bir nötrino dedektör elde edilmesine imkan sağlarken, nükleer güç santrali reaktörüne benzeyen yüksek hacimli yapılar olan çağdaş nötrino dedektörleri de küçük bir taşınabilir aygıta dönüşebilecek. MEPhI takımı, bu dedektörün birinci testlerini önümüzdeki yıl Kalinin Nükleer Santralinde yapmayı planlıyor.
Cihanın sırlarını keşfetmek için de kullanılabilecek
Bu çalışma, dünyanın en büyük nükleer önderlerinden biri olan Rusya Devlet Atom Gücü Kurumu Rosatom’un dayanağı ile gerçekleştiriliyor. MEPhI uzmanları, nükleer güç kullanımını daha inançlı ve daha şeffaf hale getirecek dedektörün IAEA idaresinin de dikkatini çektiğini kaydetti. Yeni dedektörün hassasiyetinin bilimsel hedeflerle pek çok yerde kullanılabileceğinin altını çizen uzmanlar, örneğin güneşin yahut süpernovanın nötrino radyasyonunun tahlil edilebileceğini, içlerinde meydana gelen süreçlerin daha düzgün anlaşılabileceğini vurguladı.
“Reaktör çekirdeğinin merkezinde neler olup bittiğini anlayabiliriz”
Nötrinoların nükleer tepkiler sırasında büyük ölçülerde üretilen temel parçacıklar olduğunu belirten Rusya Ulusal Nükleer Araştırmalar Üniversitesi Deneysel Nükleer Fizik Laboratuvarının Şefi ve Proje Yöneticisi Aleksandr Bolozdynya, “Nötrino radyasyonunu tahlil ederek hem tepkinin izotopik bileşimini hem de şu anda reaktör çekirdeğinin merkezinde neler olup bittiğini anlayabiliriz” diye konuştu.
“Bu dedektör, nükleer gücün barışçıl hedeflerle kullanımını garanti altına alacak”
Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Haluk Yücel ise yaptığı değerlendirmede, Rus fizikçilerin geliştirdiği dedektörü “inovatif bir buluş” olarak niteledi. Yücel, “Uzaktan nötrino ölçülmesi, dünyanın rastgele bir reaktörünün evvelden belirlenmiş güvenlik ve emniyet kurallarına nazaran çalıştırılıp çalıştırılmadığı bilgisinin elde edilmesine imkan sağlayacaktır. Böylelikle nötrona dayalı çalışan tüm tesislerin gayesi dışında kullanımı, nükleer emniyeti zaafa düşürecek iş ve operasyonlar anlık olarak tespit edilebilir. Bu dedektör, nükleer gücün barışçıl gayelerle kullanımını garanti altına alacak teknolojik bir gelişme olacaktır. MEPhI’de yapılacak bu testler yahut ORNL üzere öbür yüksek akılı nötron tesislerinde devam eden elastik dengeli nötrino saçılım (ELSC) deneyleri ve yeni tip dedektör geliştirme faaliyetleri, aslında tüm dünya toplumlarının nükleer emniyeti açısından çok önemlidir” tabirlerini kullandı.
“Dedektör bilimde büyük gelişmelere yol açabilir”
Amerika Penn State Üniversitesi Araştırma Vazifelisi Gökhan Çorak da MEPhI uzmanlarının geliştirdiği dedektörün nükleer emniyet alanında büyük gelişmelere yol açabileceğini kaydederek, “Nötrinoların radyasyon tahliline nazaran reaktörün gövdesinde olup bitenleri, münasebetiyle reaktördeki yakıt oranını gözlemleyebiliriz” dedi.
Çorak’a nazaran, bu sistem ile tasarlanacak detektör, bilim açısından büyük gelişmelere yol açabileceği üzere güneşte ve süpernovada olan nötrino yansımalarının daha uygun anlaşılabilmesinin de önünü açacak.
Nötrino, kozmosun sırlarını barındırıyor
Çorak, nötrinonun ne olduğunu ve nasıl açığa çıktığını ise şöyle anlattı:
“Nötrinolar ışık suratına yakın sürate sahip, elektriksel olarak nötr olan ve kütlesi çok küçük olan temel parçacıklardır. Bu özellikleri sayesinde hususların içinden etkileşmeden geçebilmektedirler ve algılanmaları epeyce zordur. Nötrinolar nükleer reaktör yansımalarından, muhakkak atomların bozunmalarından, güneşte oluşan füzyon yansımasından ve kozmik ışınlardan oluşan nükleer tepkiler sonucunda açığa çıkabilmektedirler. Üç tip nötrino ve her tip nötrinonun birer tane de karşı nötrinosu vardır. Nötrinoların sayılabilmesi, değerli nükleer tepkilerin anlaşılabilmesinde değerli rol oynar.”
Öteki kozmik parçacıkların tesirlerinden uzak olabilmek için çoklukla yer altı madenlerinde inşa edilmiş, içi saf su ya da öteki sıvılarla doldurulmuş depolar ve etrafındaki dedektörlerden oluşan nötrino gözlemevlerinde yapılan deneyler, bu gizemli parçacıklarla ilgili daha fazla bilgi sahibi olunmasına yardımcı oluyor. Hususla kolay kolay etkileşime girmeyen, kütlesi neredeyse sıfır olan ve milyarlarca yıldır cihanı dolduran bu parçacık, kainat hakkında çok değerli bilgileri saklıyor. Bu nedenle nötrino deneylerinin gelecekte karanlık unsurdan kainatın oluşumuna kadar pek çok sorunun karşılığının bulunmasına yardımcı olabileceği öngörülüyor.
