Bilim insanları, 2011 Fukuşima Daiichi kazasından kalan nükleer yakıt kalıntılarını analiz etmek için müon saçılma tomografisinin kullanımını ilerletiyor. Haruo Miyadera liderliğindeki bir araştırma ekibi, tehlikeli maddelerin taşınması ve depolanmasının güvenliğini ve verimliliğini önemli ölçüde artırabileceğine inandıkları bir prototip müon tarayıcısı geliştirdi ve test etti. Proje, Fukuşima’nın 1, 2 ve 3 numaralı ünitelerinden tahmini 880 ton yakıt atığının büyük ölçekli toplanmasının 2024’te başlaması nedeniyle özellikle zamanında.
KRİTİKLİK GÜVENLİĞİ HEDEF
Temel zorluklardan biri, yakıt atığını diğer radyoaktif atıklardan ayırmak ve kritiklik güvenliğini sağlamak, depolama maliyetlerini en aza indirmek için nükleer madde içeriğine göre sınıflandırmak. Müon saçılım tomografisi; uranyum gibi yüksek atom numaralı malzemelere duyarlılığı ve radyasyon kalkanı üzerinden çalışabilmesi sayesinde bu görev için umut verici bir araç konumunda. Yöntem, kozmik ışın müonlarının maddeden geçerken nasıl saptığını ölçerek içerik ve dağılım hakkında görüntüler oluşturuyor.
RADYASYONA DAYANIKLI TASARIM
Miyadera’ya göre projenin en zor kısmı, yüksek radyasyonlu bir ortamda çalışabilecek bir tarayıcı tasarlamak oldu. Prototip, 1,2 x 1,2 m² algılama alanına sahip, radyasyona dayanıklı çift müon izleyici içeriyor. Cihaz, 576 adet gaz yalıtımlı alüminyum sürüklenme tüpünden oluşuyor ve yüksek gama radyasyonuna rağmen müon olaylarını yakalamak için FPGA elektroniği kullanıyor. Ekip ayrıca, uranyum dioksit seviyelerini tahmin etmek üzere müon saçılma açıları, müon durdurma oranları ve enkaz ağırlığını birlikte kullanan analitik bir yöntem geliştirdi; bu yaklaşım, nükleer malzeme miktarlarını kestirmede karmaşık yapay zeka modellerine daha basit bir alternatif sunuyor.
HIZLI DOĞRULUK SAĞLIYOR
Araştırma, sadece birkaç saat içinde alınan ölçümlerin nükleer içeriği makul doğrulukla tahmin edebildiğini gösteriyor. Fukuşima’daki enkaz yönetimi süreci, malzemenin 'muhtemelen yakıt' veya 'yakıt dışı enkaz' olarak ilk değerlendirmesini içeriyor. Muhtemel yakıt enkazı, “birim bidonlara” kesildikten sonra 'depolama bidonlarına' paketlenecek. 220 mm iç çapa sahip bu bidonlar, kritik altı depolama kapasitesini koruyacak şekilde tasarlandı. Düşük yakıt içeriğine sahip atıklar için daha az kısıtlayıcı ve daha uygun maliyetli depolama seçenekleri mümkün.
FUKUŞİMA’DA UYGULAMA
2. Ünite’den yakıt kalıntılarının ilk deneme toplama çalışmaları başladı. 2. Ünite’den alınan küçük bir kalıntı örneği, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ile analiz edilerek uranyum ve demir gibi bileşenlerin varlığı doğrulandı. Araştırmacılar, ileride farklı şekil ve bileşimlere sahip sahte enkaz parçalarıyla daha karmaşık deneyler planlıyor. Bu çalışmalar, Fukuşima Daiichi santralinin güvenli ve rasyonel biçimde devreden çıkarılması yolunda kritik bir adım olabilir; ayrıca teknoloji, dünyanın diğer nükleer kaza alanlarına da uygulanabilir.
