Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ekibi, nükleer reaktörlerdeki malzeme arızalarının nasıl geliştiğini canlı olarak gözlemleyebilen bir teknik tanıttı. Çalışma, mühendislerin elektrik üretimi ve deniz araçlarının tahrikinde kullanılan reaktörler için daha güvenli ve dayanıklı sistemler tasarlamasına imkan sağlayabilir.
Araştırmacılar, deneylerde güçlü X-ışınlarını kullanarak, bir reaktör içindeki nötron etkileşimlerini taklit etti. Malzeme ile alt tabakası arasına eklenen silisyum dioksit tampon tabakası, numunenin stabilitesini artırarak, arıza süreçlerinin 3 boyutlu olarak izlenmesini sağladı.
NANOMETRE ÇÖZÜNÜRLÜKTE TAKİP
Çalışmanın kıdemli yazarı Prof. Ericmoore Jossou, bu tekniğin reaktörlerin ömrünü uzatabileceğini vurguladı:
“Bir nükleer reaktör için malzemeleri iyileştirebilirsek, ömürlerini uzatabiliriz. Malzemeler daha geç bozulur ve reaktörlerden çok daha fazla verim alabiliriz. Bu yöntem, arızaları gerçek zamanlı anlamada sınırları zorluyor.”
Baş yazar David Simonne ise, teknik sayesinde korozyon sırasında gerilimin nanometre ölçeğinde ölçülebildiğini belirtti. Araştırma ekibi, X-ışınlarının hem prob hem de radyasyon kaynağı olarak kullanıldığı bu yaklaşımın nükleer bilim için yeni ufuklar açacağını kaydetti.
BEKLENMEDİK KEŞİFLER
Ekip, nikeli inceleyerek başladıkları çalışmada zorlu bir süreç yaşadı. Nikel, silikon alt tabakayla etkileşime girerek yeni bileşikler oluşturdu ve deneyleri bozdu. Çözüm, ince bir silikon dioksit tabakası eklemekle bulundu. Ancak kristallerdeki gerilimler, algoritmaların görüntüleme sürecini zorlaştırıyordu.
Şaşırtıcı biçimde, X-ışınları numune üzerinde daha uzun süre tutulduğunda gerilim gevşedi ve kristalin 3B boyutu net şekilde kaydedilebildi. Bu, bilim insanlarının korozyon ve çatlamaları gerçek zamanlı gözlemlemesine imkan tanıdı.
ÇİFT YÖNLÜ KAZANÇ
Ekip, yöntemin yalnızca nükleer reaktörler için değil, mikroelektroniklerin geliştirilmesi için de sonuçlar doğurabileceğini belirtiyor. X-ışınlarıyla malzeme geriliminin hassas biçimde kontrol edilebilmesi, elektronik cihazlarda yeni tasarımların önünü açabilir.
Araştırmacılar gelecekte tekniği, çelik ve diğer karmaşık alaşımlar üzerinde denemeyi hedefliyor. Rensselaer Politeknik Enstitüsü’nden Edwin Fohtung, çalışmayı şöyle değerlendirdi:
“Bu keşif, nanometre ölçeğinde malzemelerin radyasyona tepkisini anlamada kritik bir bakış sunuyor. Ayrıca, alt tabakanın gerilimi nasıl serbest bıraktığını veya koruduğunu da gözler önüne seriyor.”
