Naučnici sa EPFL-a su osmislili i testirali novu metodu gama buke za neinvazivno i sa udaljenosti nadgledanje nuklearnih reaktora. Nova metoda, testirana na EPFL-ovom nuklearnom reaktoru CROCUS, može poboljšati nuklearnu sigurnost i poštovanje sporazuma.
Praćenje nuklearnih reaktora širom sveta kako bi se osiguralo da su u skladu sa međunarodnim ugovorima je od suštinskog značaja za bezbednost. Ali dok su trenutne metode praćenja efikasne, one često uključuju invazivne procedure koje mogu poremetiti rad reaktora ili predstavljati bezbednosne rizike.
Pored toga, nuklearna tehnologija se stalno razvija, stvarajući nove izazove za nuklearni monitoring. Na primer, mali modularni reaktori (SMR) su kompaktni i često se instaliraju na udaljenim lokacijama, dok su konvencionalne metode praćenja prvenstveno dizajnirane za veće objekte i možda neće biti dovoljno prilagodljive ili osetljive na rad SMR-a.
Sada je tim istraživača sa EPFL-a i Instituta Paul Scherrer (PSI) pionir neinvazivne i efikasnije tehnike koja koristi gama šum za praćenje reaktora.
U radu objavljenom u časopisu Naučni izveštaji, oni pokazuju da gama zračenje — za razliku od neutronskih signala koji se koriste tradicionalnim metodama praćenja — može pružiti tačne i blagovremene podatke o kritičnosti i sastavu reaktora bez stvarnog, fizičkog upada u posudu reaktora.
Studiju je vodio Oskari Pakari, naučnik iz EPFL-ove Laboratorije za fiziku reaktora i ponašanja sistema i PSI-jevog Odeljenja za istraživanje nuklearne energije i bezbednosti, na čelu sa profesorom Andreasom Pautzom).
U svojoj novoj metodi praćenja, istraživači su koristili dva scintilatora bizmut germanata, koje su strateški pozicionirali izvan EPFL-ovog istraživačkog nuklearnog reaktora CROCUS, omogućavajući im da neinvazivno prate gama zračenje koje se emituje tokom njegovog rada.
Gama zračenje je jedan od tipova elektromagnetnog zračenja proizvedenog tokom nuklearne fisije — procesa koji se dešava unutar nuklearnog reaktora — a gama zraci nose informacije o stanju reaktora, kao što su promene u kritičnosti i sastavu njegovog goriva (npr. uranijum) bez direktno ometajući rad reaktora.
Nova metoda takođe koristi statističku analizu varijabilnosti detekcije gama zraka tokom vremena. Za razliku od konvencionalnih metoda, koje se u velikoj meri oslanjaju na neutrone, analiza gama buke se fokusira na fluktuacije u broju gama zraka, koje su u korelaciji sa lančanim reakcijama fisije koje se dešavaju unutar reaktora. Stepen korelacije daje uvid u operativno stanje reaktora.
Konačno, metoda može da obezbedi bitne podatke u roku od nekoliko minuta, što je značajno poboljšanje u odnosu na tradicionalne metode, koje obično zahtevaju duže vreme merenja i bližu jezgru reaktora. Umesto toga, metoda gama zračenja koristi računarske alate za analizu vremenske i prostorne varijanse otkrivenih gama zraka, što omogućava brzu i tačnu procenu stanja reaktora.
Tim je testirao svoj metod proširenim eksperimentima, uspešno demonstrirajući njegovu efikasnost na udaljenostima do nekoliko metara od jezgra reaktora. Monitoring gama-zračenja je detektovao promptne konstante raspada sa minimalnom greškom, smanjujući potrebu za direktnim kontaktom sa jezgrom reaktora, ali i povećavajući brzinu i tačnost prikupljanja podataka.
Nova metoda omogućava pouzdano, neinvazivno praćenje različitih tipova nuklearnih reaktora, uključujući SMR. To bi moglo da transformiše protokole o nuklearnoj bezbednosti, olakša lakše poštovanje međunarodnih ugovora i potencijalno da se primeni na druga polja koja zahtevaju praćenje radijacije bez direktnog kontakta senzora.
