Bilim tarihinde: Kapatılmış nükleer reaktörün nötrino yankısı kaydedildi

Physical Review Letters dergisinde yayımlanan bilimsel araştırmaya göre, Double Chooz uluslararası bilimsel iş birliği, tarihinde ilk kez tamamen kapatılmış nükleer reaktörlerin artık elektron antinötrino akısını ölçmeyi başardı. Bu eşsiz deney, Fransa'daki Chooz NGS reaktör bloklarına 400 metre mesafede bulunan son derece hassas bir dedektörle gerçekleştirildi. Haberi Ixbt.com bildirdi .

Uzmanlar, her iki reaktörün aynı anda kapatıldığı 2017 yılındaki dört dönem boyunca toplanan 17,2 günlük temiz veri setini ayrıntılı biçimde analiz etti. Antinötrino sinyallerinin en yüksek seviyede gözlenmesinin beklendiği 1–3 MeV enerji aralığında toplam 106 olay kaydedildi. Bu sonuç, bilimsel öngörülerle tamamen örtüşerek yüksek istatistiksel anlamlılık taşıdı.

Nötrino akısı neden oluşur?

Bilim insanlarının açıklamasına göre bu artık antinötrino akısı, zincirleme reaksiyondan değil, reaktör yakıtında biriken izotopların beta bozunmasından kaynaklanıyor. Kullanılmış veya devre dışı bırakılmış yakıtta kalan sezyum, rutenyum ve stronsiyum gibi radyoaktif izotoplar, reaktör kapatıldıktan sonra bile aylar ve yıllar boyunca parçacık yaymaya devam ediyor.

Gerçekleştirilen modelleme çalışmaları, bu ışınımın kesin kaynaklarının dağılımını belirlemeyi sağladı. Buna göre kaydedilen antinötrino akısının %56'sı aktif bölgelere, kalan %44'ü ise kullanılmış yakıtın depolandığı özel havuzlara karşılık geliyor. Bu sonuç, bilimsel teorileri pratikte ilk kez tamamen doğruladı.

Teknik çözümler ve gürültü bastırma sistemi

Double Chooz dedektörü, gadolinyum kaplı 10,3 metreküp sıvı sintilatör kullanıyor. Antinötrinolar ters beta bozunması yoluyla tespit ediliyor. Bu süreçte pozitron hızlı bir ışık parlaması oluştururken, nötronun yakalanması gecikmiş bir sinyal meydana getiriyor.

Ana dedektörü çevreleyen yardımcı parçacık dedektörleri kompleksi, kozmik müonları ve diğer dış kaynaklı parazitleri başarıyla ortadan kaldırıyor. Sinir ağı tabanlı özel bir sınıflandırıcı ise yanlış verileri eleyerek kesin istatistiksel sonucun elde edilmesini sağladı.

Nükleer güvenlik ve gelecekteki pratik önemi

Bu keşfin önemi yalnızca temel fizik açısından değil, nükleer güvenlik ve izleme sistemleri bakımından da büyük. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı (UAEA), bu akının herhangi bir ekranlama yöntemiyle gizlenememesi nedeniyle reaktörlerin antinötrinolar aracılığıyla izlenmesi olanaklarını onlarca yıldır tartışıyor.

Bilim insanları artık bu yöntemin yalnızca çalışan reaktörlere değil, kapatılmış tesislere ve nükleer atıkların depolandığı alanlara da uygulanabileceğini kanıtladı. Bir sonraki adım olarak, depolama tesislerinin yakınlarına kurulabilmesi için daha ucuz ve taşınabilir dedektörlerin geliştirilmesi planlanıyor.