Olası bir nükleer felaketin veya patlamanın ardından çevreye yayılan radyoaktif serpintilerin sonuçlarını anlamak, afet yönetimi ve güvenlik planlaması için hayati bir önem taşıyor.
ABD’deki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndan (LLNL) araştırmacılar, bu amaçla yüksek sıcaklıklı bir plazma tüpü kullanarak nükleer bir ateş topunun küçük bir modelini laboratuvarda canlandırdı.
Gerçek bir nükleer reaksiyon yaşanmayan bu kontrollü deneyde bilim insanları, nükleer patlamada buharlaşan maddelerin soğuma aşamasında nasıl parçacıklara dönüştüğünü ilk kez bu kadar yakından gözlemleme fırsatı buldu.
Plazma tüpünde 5 bin derecelik ateş topu
Deneyde nükleer yakıt olan uranyum, radyoaktif bir yan ürün olan sezyum ve plütonyumu temsilen seryum elementleri kullanıldı. Yaklaşık bir metre uzunluğundaki plazma akış reaktöründe bu elementler, Güneş’in yüzey sıcaklığına yakın bir seviyeye, yani 4 bin 727 santigrat dereceye kadar ısıtıldı.
Bu muazzam sıcaklık karşısında tüm maddeler, tıpkı gerçek bir nükleer patlamada olduğu gibi anında buharlaştı. Araştırmacılar, bu aşamadan sonra maddelerin soğuma süreçlerini iki farklı senaryo üzerinden test etti.
İlk senaryoda maddeler sürekli ve düzenli bir şekilde soğumaya bırakılırken, ikinci senaryoda ise sıcaklık uzun süre çok yüksek tutulduktan sonra ani bir düşüş gerçekleştirildi.
Sezyumun beklenmedik davranışı şaşırttı
Deneyin sonuçları, nükleer serpintiye dair yerleşik teorileri sarsacak cinsten oldu. Uranyum ve seryum elementleri, her iki soğuma senaryosunda da beklendiği gibi erken aşamalarda yoğunlaşarak katılaşmaya başladı. Ancak radyoaktif bir madde olan sezyum bilim insanlarını şaşkına çevirdi.
Sezyum, diğer elementlere kıyasla çok daha geç yoğunlaştı. Daha da önemlisi, sıcaklığın uzun süre yüksek tutulduğu ikinci senaryoda, sezyumun diğer elementlerle çok daha yoğun bir şekilde etkileşime girdiği ve tahmin edilenden çok daha karmaşık kimyatif bileşikler oluşturduğu görüldü.
Gelecekteki felaketlerin şifresi çözülecek
Bu çalışma, geleneksel nükleer bulut modellerinin eksik kalabileceğini, çünkü bu modellerin soğuma hızındaki değişimlerin kimyasal reaksiyonlar üzerindeki bu tür etkilerini gözden kaçırabildiğini kanıtladı. Keşfedilen bu yeni dinamikler, bilim insanlarına tersine mühendislik yapma imkanı da tanıyacak.
Gelecekte olası bir nükleer olay sonrasında geriye kalan serpinti parçacıkları incelenerek, o patlamanın hangi sıcaklıkta ve hangi koşullarda gerçekleştiği tam olarak tespit edilebilecek.
Parçacıkların kendi oluşum geçmişlerine dair bir tür kayıt tuttuğunu belirten uzmanlar, bu yöntemin nükleer kalıntıları anlamlandırmada varsayımların yerini kesin ölçümlerin almasını sağlayacağını vurguluyor.
