ERÜ'lü bilim insanlarından nükleer reaktörler için taşınabilir güvenlik sistemi Nükleer Fizik Anabilim Dalı Öğretim Üyesi Doç. Dr. Emrah Tıraş: "Temel hedefimiz, nükleer reaktörlerin güvenliğinin 7/24 izlenmesine katkı sağlayacak taşınabilir bir dedektör sistemi geliştirmek"

Erciyes Üniversitesi (ERÜ) Fizik Bölümü Nükleer Fizik Anabilim Dalı Öğretim Üyesi Doç. Dr. Emrah Tıraş ve araştırma grubunca geliştirilen, 1 tonluk saf su ve gadolinyum katkılı dedektör sistemi, TEKNOFEST kapsamındaki Nükleer Enerji Teknolojileri Tasarım Yarışması'nda donanım kategorisinde birincilik elde etti. Nükleer reaktörlerden yayılan antinötrinoların tespit edilmesi ve reaktörlerin güvenliğinin izlenmesi amacıyla tasarlanan taşınabilir sistem, gelecekte Türkiye'de kurulması planlanan küçük modüler reaktörlerde de kullanılabilecek.

Doç. Dr. Emrah Tıraş yaklaşık 6 yıl önce ABD'den üniversiteye döndükten sonra Erciyes Nötrino Araştırma Grubu'nu kurduklarını söyledi. Grubun ABD'de Fermilab bünyesindeki nötrino deneyleri, Kaliforniya'daki hibrit nötrino dedektörü çalışmaları ve CERN'deki deneylerde aktif olarak yer aldığını belirten Tıraş, nötrino fiziğinin yanı sıra yapay zekâ uygulamaları, yeni modeller ve parçacık fiziği ile nükleer teknolojilerde kullanılabilecek dedektörlerin geliştirilmesi üzerine çalıştıklarını ifade etti. TEKNOFEST kapsamında düzenlenen Nükleer Enerji Teknolojileri Tasarım Yarışmaları'na 3 takımla katıldıklarını aktaran Tıraş, ENRG Hard takımının donanım alanında, ENRG Soft ve ENRG Rednova takımlarının ise yazılım alanında yarıştığını kaydetti. Üç takımın da finale kaldığını belirten Tıraş, ENRG Hard takımının Nükleer Teknolojiler Tasarım Yarışması'nda donanım kategorisinde birincilik elde ettiğini söyledi.

1 tonluk dedektörle kozmik parçacıklar ve nötronlar izleniyor

Geliştirdikleri dedektör sisteminin uzun yıllardır üzerinde çalıştıkları bir teknoloji olduğunu dile getiren Tıraş, sistemin 1 tonluk saf su içerisine gadolinyum eklenmesiyle oluşturulduğunu belirtti. Dedektörün temel amaçlarından birinin kozmik müon parçacıklarının etkileşimlerini tespit etmek, diğerinin ise nötronları yakalayarak etkileşimlerini analiz etmek olduğunu ifade eden Tıraş, gadolinyumun nötron yakalama kabiliyeti nedeniyle tercih edildiğini kaydetti. Nükleer enerji santrallerindeki reaktörlerin güvenliğinin izlenmesine yönelik bir sistem geliştirdiklerini anlatan Tıraş, reaktörlerde fisyon tepkimeleri sırasında ortaya çıkan antinötrinoların tespit edilmesinin hedeflendiğini belirterek, "Buradaki temel amacımız, nükleer reaktörleri güvenlik amacıyla izleyebilecek bir sistem geliştirmek. Bunu taşınabilir bir tasarım olarak gerçekleştirdik. Bütün elektronik aksamımız ve 1 tonluk dedektör sistemimiz istenilen yere taşınabiliyor" dedi.

"Akkuyu ve küçük modüler reaktörlerde kullanılabilir"

Sistemin gelecekte Türkiye'de kurulması hedeflenen küçük modüler nükleer reaktörlerde (SMR ve MMR) ve Akkuyu Nükleer Güç Santrali çevresinde yürütülebilecek izleme çalışmalarında kullanılabilecek şekilde tasarlandığını belirten Tıraş, dedektörün yaklaşık bir yıldır uzaydan gelen müon parçacıklarından veri topladığını ve bu verilerin analiz edildiğini söyledi. Dedektör içerisinde kullanılan AmBe (AmerikyumBerilyum) radyoaktif kaynağından yayılan nötronların da yakalanarak incelendiğini aktaran Tıraş, sistemin aktif olarak çalıştığını kaydetti. Doç. Dr. Tıraş, "Bu sistemimiz özellikle nükleer reaktörlerde güvenlik amaçlı izleme sistemi olarak kullanılan sistemdir. Dünyanın farklı ülkelerinde aktif olarak kullanılan sistemler. Ülkemizde de birkaç farklı araştırma grubunun benzer çalışmalarını biliyoruz. Onlarla da iş birliği içinde çalışmalarımızı yürütüyoruz. Bizim kurduğumuz sistem aslında içine gadolinyum eklenmiş 1 tonluk saf su sistemi. Bu saf su sistemine gadolinyum eklememizin amacı da nötronları yakalayabilmektir. Çünkü özellikle yüksüz parçacık olan nötronların yakalanması çok önemlidir. O parçacıkların yakalama oranı (tesir kesiti) en yüksek olan gadolinyum elementi ile çalışıyoruz. Buradaki temel amacımız; güvenlik amaçlı nükleer reaktörleri izleme sisteminin gerçekleşmesi" ifadelerini kullandı.

"7 gün 24 saat izlenebilecek"

Geliştirilen sistemin nükleer reaktörlerde güvenlik amaçlı kullanılan izleme sistemlerine katkı sunabileceğini belirten Tıraş, 7 gün 24 saat kesintisiz izleme yapılmasının muhtemel değişimlerin tespit edilmesi açısından önem taşıdığını vurguladı. Sistemin reaktörlerdeki nötronik etkileşimlerin takip edilmesine imkân sağlayacağını ifade eden Tıraş, "Bu sistem, reaktörlerden gelen nötrinoların ve nötronik etkileşimlerin takip edilmesini sağlayacak ikincil bir kontrol sistemi olarak düşünülebilir. Anlık bir durum ya da akı değişikliği meydana geldiğinde, reaktörleri kontrol eden nükleer mühendislerin bilgilendirilmesine ve gerekli kontrollerin yapılmasına katkı sunabilir" diye konuştu. Nükleer teknolojilerde güvenliğin sağlanması için birden fazla kontrol mekanizmasının geliştirilmesinin önemine dikkati çeken Tıraş, geçmişte yaşanan nükleer kazaların ve istenmeyen olayların bu tür sistemlerin gerekliliğini ortaya koyduğunu dile getirdi. Tıraş, "7 gün 24 saatlik bir izleme sistemi oluşturduğunuz zaman, bu size beklenmeyen fiziksel olayları tespit etme şansı sağlıyor. Bu sistem, uzman arkadaşların izleyebilecekleri, reaktörlerden gelen nötrinoları takip edebilecekleri, nötronik etkileşimlerin yakalanmasını takip edebilecekleri bir sistem. Anlık herhangi bir durum olduğunda ya da sistemdeki akısal değişikliklerde reaktörleri kontrol eden nükleer mühendisleri haberdar edip kontrol edilmesini sağlayan ikincil bir kontrol sistemi. Önceden yaşanmış bazı olumsuz örnekler var; Çernobil, Hiroşima ve farklı ülkelerdeki nükleer reaktörlerdeki istenmeyen olayların oluşması sizi birincil, ikincil, üçüncül sistemlerin geliştirilmesinin önemine itmiş oluyor. Sistemimiz, reaktörlerdeki mevcut güvenlik ve kontrol sistemlerine tamamlayıcı bir teknolojidir. Bizim de odaklandığımız nokta burası" dedi.

2020 yılının sonunda ABD'den Erciyes Üniversitesi'ne dönerek araştırma gruplarını kurduklarını ve dedektör sistemi üzerinde çalışmaya başladıklarını anlatan Tıraş, araştırmaların sürdürülebilmesi için güçlü bir altyapıya ihtiyaç duyduklarını söyledi. Bu altyapının oluşturulmasında Erciyes Üniversitesi'nin önemli katkı sağladığını belirten Tıraş; TÜBİTAK, Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA) ve Yükseköğretim Kurulu (YÖK) tarafından araştırma üniversiteleri kapsamında sağlanan proje destekleriyle laboratuvarın güçlendirildiğini sözlerine ekledi.

Nijerya'dan proje geliştirmek için Kayseri'ye geldi

Araştırma grubu üyesi Nijeryalı Dr. Saleh Abubakar ise, "Hem parçacık hem de radyasyon dedektörü üzerine çalışıyoruz. Hedefimiz hem nükleer reaktörlerde kontrol sistemi hem de uzay ve savunma sanayisine dedektör üretmek ve geliştirmek" şeklinde konuştu. ERÜ Mühendislik Fakültesi Mekatronik Mühendisliği öğrencisi Murat Akar da, "Araştırma grubumuzda mekanik ve elektronik alanında çalışıyorum. Yaklaşık 4 yıldır araştırmalarımı sürdürüyorum. Buradaki tüm mekanik ve elektronik altyapının kurulmasında çalıştım. Hedeflerimiz nükleer ve kuantum teknolojileri alanlarında kendimizi geliştirerek ülkemizde katma değeri yüksek teknolojiler üretmek" diye konuştu.