iPon Cikkek

Kozmikus „röntgen” – müontomográfia Fukusimában

Dátum | 2014. 06. 22.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Több mint három év telt el a fukusimai atomerőmű katasztrófája óta, a problémák jelentős részét azonban még mindig nem sikerült megoldani. Ahogy arról már többször hallhattunk, a talajvíz és általa a tenger további szennyeződését egy óriási jégfal révén, illetve a hegyekből lefolyó víz átirányításával igyekeznek megakadályozni a szakértők. Mindez azonban csak rövid távon jelent megkönnyebbülést, hiszen az erőmű belsejében még mindig ott van a három sérült reaktormag, több száz tonnányi rendkívül radioaktív uránnal, plutóniummal, céziummal és stronciummal, ezekkel pedig előbb-utóbb szintén kezdeni kell valamit. Amint az ismeretes, a 2011. március 11-én bekövetkezett tóhukui földrengés nyomán jelentkező szökőár balesetek és üzemzavarok sorozatát indította be a tengerparti erőműben. Egyebek mellett a reaktorok hűtőrendszerei meghibásodtak, ami három reaktormagban teljes zónaolvadáshoz vezetett, vagyis a nukleáris üzemanyag a magas hő és nyomás hatására felolvadt, és részben átégette magát a reaktortartályokon. A legsúlyosabb helyzet 1-es reaktorban lépett fel, ahol a fűtőanyag a reaktortartályt körbevevő konténmenttartályon is elkezdte átenni magát. A TEPCO mérnökei a rendszer utólagos hűtése révén, illetve a folyamat természetes lefolyásának köszönhetően elérték, hogy az üzemanyag újra megszilárduljon, így azt jelenthették, hogy az a továbbiakban nem jelent közvetlen veszélyt a környezetre.
Az 1-es, illetve a 2-es és 3-as reaktorok feltételezett állapota a rendelkezésre álló adatok alapján
Ebben reménykedtek legalábbis a kutatók, biztosat azonban senki nem tud mondani, az elméleti okfejtések pedig nem sok jót mutattak. Egy 2013 novemberében nyilvánosságra hozott számítógépes szimuláció szerint adott körülmények közt az 1-es reaktor a konténmenttartálya is kilyukadhatott, és ebben az esetben a fűtőanyag az ezt körülvevő, több méter vastag betont is károsíthatta. Mivel pedig a szökőár komoly strukturális károkat is okozott, ez több mint aggasztó lehetőségnek tűnik. A három leginkább sérült reaktor épülete még mindig túl veszélyes ahhoz, hogy közelebbről megvizsgálják, és még egy kamera beküldése is problémás, mivel megnöveli a további szivárgás kockázatát. Így aztán lehetetlen megmondani, hogy az üzemanyag mekkora része olvadt le, és hogy milyen állapotban vannak szerkezetileg az erőmű egységei. Mivel a reaktorokat vastag vasbeton burok veszi körbe, röntgennel vagy más konvencionális képalkotó technikákkal nem lehet átlátni rajta, így a biztonságos távolból történő átvilágítás sem jöhet szóba. A három már említett reaktorral szomszédos 4-es blokkban már 2013 őszén megkezdődtek az eltakarítási munkálatok. Ebben az egységben nem történt leolvadás, mivel az erőmű 5-ös és 6-os reaktorával együtt karbantartás miatt nem üzemelt a földrengés idején. Az épület azonban súlyos károkat szenvedett, így a fűtőelemek kiemelése még úgy sem problémamentes, hogy ezek nem sérültek. Ahhoz viszont, hogy az 1-es, 2-es és 3-as reaktorok sugárzó anyagának eltakarítása is megkezdődhessen, nem ártana tudni, hogy mi a helyzet odabenn, mondja Duncan W. McBranch, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium munkatársa. Az ilyen problémák megoldásához az adott szituációhoz illő, speciális műszerekre, eszközökre van szükség, ezek előkészítéséhez viszont bele kellene látni a reaktorokba.
A 4-es reaktor 2013 novemberében
Ahol azonban a hagyományos módszerek csődöt mondanak, a nem konvencionális ötletek segíthetnek. A következő napokban az eltakarításban segédkező Toshiba, illetve az amerikai labor formális megállapodást ír alá egy új technológia alkalmazásáról, amely révén a szakértők reményeik szerint háromdimenziós képet kaphatnak a reaktormagokról, és megtudhatják, hogy milyen mennyiségű urán, illetve plutónium olvadt le, és hol található jelenleg az üzemanyag. Az Egyesült Államok energiaügyi minisztériumának munkatársai évek óta fejlesztik a metódust, amely kevésbé problémás helyzetekben már élesben is kipróbálásra került. Egy virginiai cég például hajókonténerek átvilágítására használja a technológiát: így igyekeznek megakadályozni, hogy nukleáris fegyverek készítésére alkalmas uránt vagy plutóniumot csempésszenek be az országba. A Fukusimában bevetésre kerülő változat ennél persze jóval kifinomultabb lesz, és az ígéretek szerint a puszta detektáláson túl a reaktorokon belüli helyzet tényleges feltérképezésére is alkalmas. De miről is van szó? A metódus azon a tényen alapul, hogy bolygónk felszínét folyamatosan bombázzák különféle szubatomi részecskék, köztük az elektronoknál 200-szor nehezebb müonok. A leptonok közé tartozó elemi részecskék a kozmikus sugárzás nyomán, protonok és atomok ütközésekor keletkeznek a felső légkörben, és másodpercenként nagyjából 200 képviselőjük éri el a felszín egy négyzetméterét a tengerszinten. A közel fénysebességgel záporozó müonok érdekessége, hogy mélyen (egyes adatok szerint akár 700 méterig is) behatolnak a földkéregbe vagy az egyéb útjukba kerülő akadályokba.
A müonok ennek megfelelően nem igazán hajlamosak interakcióba kerülni az anyaggal, ha viszont azon ritka esetek egyike fordul elő, hogy egy képviselőjük atommaggal ütközik, irányváltásából következtetéseket lehet levonni arra vonatkozólag, hogy milyen formájú és sűrűségű anyaggal találkozott. A müontomográfiának nevezett módszer tehát a szubatomi részecskék szóródásán és interferenciáján alapul. Nem számít teljesen új technológiának, hiszen a hatvanas években ilyen módon kukkantottak be például a gízai Kheopsz-piramis belsejébe, a mostani verziókkal azonban sokkal nagyobb felbontású képeket lehet kapni, magyarázza McBranch. A már említett virginiai cég, a Decision Sciences International mérnökeinek elmondása szerint a technológiával 45 másodperc alatt meg lehet állapítani, hogy egy adott hajókonténer tartalmaz-e sugárzó anyagot, és ha igen, akkor uránról vagy plutóniumról van-e szó. A konténerek vizsgálatára alkalmazott módszer ennél többre jelenleg még nem képes, a fukusimai „bevetéshez” azonban a Los Alamos Nemzeti Laboratórium munkatársai némiképp átalakították a technikát. Az általuk kidolgozott eljáráshoz jóval hosszabb, akár több hétig vagy több hónapig is eltartó átvilágításra lesz szükség, ez azonban jelen helyzetben nem jelent problémát. A végeredmény viszont egy háromdimenziós felvétel lesz a reaktorok belsejéről, amelyen elkülöníthető egymástól a beton, az acél, a víz, az urán, a plutónium és az egyéb nehéz elemek. „Nincs szükség gyorsaságra, az a fontos, hogy minél tisztább képet kapjunk, időnk pedig bőven lesz” – mondja Stanton D. Sloane, a Decision Sciences vezérigazgatója. A teszteket utolsó szakaszát még idén megkezdik, a reaktorok átvilágítására pedig jövőre kerülhet sor. „Úgy véljük, hogy a végeredményül kapott képeken könnyen elkülöníthetők lesznek a leolvadt részek és a strukturálisan épp komponensek” – mondja a szakértő. A technológia kidolgozására eddig nagyjából 4 millió dollárt költött az Egyesült Államok kormánya, ami a nukleáris „bizniszben” nem számít különösebben jelentős összegnek. A fukusimai projektért a Toshiba várhatóan kevesebb mint félmillió dollárt fizet majd a fejlesztőknek. A reaktorok feltérképezésére használt apparátus, amelyet a következő hónapokban egy épp erőművön fognak tesztelni, lényegileg két óriási detektorból áll. Ezeket a vizsgálni kívánt reaktor két ellentétes oldalán állítják fel. A detektorokat nemesgázzal teli csövek hálózata borítja, és a műszerek érzékelni képesek, hogy mely csövekben, vagyis a detektorfelület mely részén történt müonos ütközés. A két ellentétes oldalon elhelyezett detektor révén a szakértők monitorozni tudják a befelé haladó müonokat, majd pedig azt is, hogy ezek milyen irányban hagyják el a reaktort. Az egyes müonok külön-külön való nyomon követése ugyan nem lehetséges, a be- és kilépési idők összevetése révén viszont nagy biztonsággal megmondható, hogy mely adatok tartoznak össze.
A detektorokat a reaktorépület külső fala mentén helyezik majd el, és vastag acéllapokkal védik ezeket a gammasugárzás eredményeket megzavaró hatása ellen. Fukusimában percenként több mint 10 ezer müon fog áthaladni a detektorok egy-egy négyzetméterén, és bár közülük csak néhány darab fog eltérítődni, ha a kutatók elég ideig gyűjtik az adatokat, meglehetősen tiszta képet kaphatnak a reaktorok belsejéről. A technika használatával elviekben pontosan meg lehet majd mondani, hogy a nukleáris üzemanyag megszilárdult csomói hol foglalnak helyet, mennyire omlott össze a belső szerkezet, és azt is, hogy milyen mértékű volt a leolvadás. Az eddigi tesztek során a detektorok képesek voltak egy apróbb lyuk észlelésére egy belső ólomtartályon hat méter betonon keresztül, és mindehhez csak egy hétig gyűjtötték az adatokat. Lake H. Barrett, a TEPCO elnökének szakmai tanácsadója, aki a Three Mile Island-i atomerőmű-baleset után részt vett a feltakarítási munkálatok irányításában, úgy véli, hogy mindenképp érdemes megpróbálni a módszert. Hogy aztán mennyire lesz hatékony a dolog, az majd csak menet közben derül ki. Amennyiben viszont tényleg használható a technológia ilyen célokra is, az rendszeresen bevethető lehet a működő atomerőművek ellenőrzésére, illetve a hasonló katasztrófák felszámolása során.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

8. tomchee
2014.06.22. 17:50
Érdekes és jó cikk
Kíváncsi vagyok, hogy a japánok, végül ezt hogy oldják meg. Elég híresen jó probléma megoldók Mondjuk annyi természeti katasztrófa mellet nem is csoda.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2014.06.23. 02:31
+ 2 atomot is kaptak teljesen feleslegesen
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. partxxx tomch...
2014.06.23. 09:47
előző fukusimás cikknél már írtam, de az egyik profunk épp kint volt a földrengés idején az erőműben és a japánok a földön térdelve sírtak, hogy mi lesz most

a külföldi kutatók lélekjelenlétének köszönhető, hogy nem történt nagyobb baleset

+ olyan marginális hibákat vétettek a tervezésné és üzemeltetésnél, hogy brutális ... Paks többszörösen biztonságosabb
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. Tommmysun
2014.06.23. 10:56
"Kíváncsi vagyok, hogy a japánok, végül ezt hogy oldják meg. Elég híresen jó probléma megoldók"

Ez mondjuk egy elég téves sztereotípia! Régen én is így gondoltam, hogy a japánok mekkora műszaki zsenik és milyen kreatív és precíz emberek. Ma már átlátom, hogy a külföldi szakemberek tudását felhasználva tartanak ott, ahol, mert nélkülük még egy kóla automata kezelése is nehéz feladat egyik-másik számára.

De ezt igazolja a cikk is és az előző hozzászóló is.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. mikej95 partx...
2014.06.23. 19:33
Nem meglepő, Csernobil is emberi mulasztásból fakadt. Megvannak már a tökéletes módszerek egy atomerőmű építéséhez(Fukosimán is épülhették volna biztosabb helyre az erőművet) és működtetéséhez, de az emberi tényező mindig közbeszól.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. myckie2
2014.06.24. 19:13
partxxx tehán szerinted a paks kibír egy 9-es erejű földrengést és egy cunamit? Gratulálok. Nem szívesen lennék Paks közelében ha hasonló bekövetkezne.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. agyturbini...
2014.06.24. 22:39
Hat erdekes, bar azt nem latom vilagosan, mi tortenik veluk ha az egyik muon olyan szogben terul el, hogy nem eri el a detektort. Mert ugye akkor a becsapodasok szama nem lesz azonos mindket oldalon, igy viszont nehez az ut felterkepezese, elcsuszik az egesz. Otlet?
Off: A japanok azert tartanak ott ahol, mert nem lustak!!!, lehet nem a legzsenialisabb nepseg, de ha kell ingyen tuloraznak a Ceguknek, mert a megbecsules mindket felnek fontos, es tudjak hogy a sajat hazajukat epitik. Na ezt most mutasd meg a Zsenialis Magyarorszagon ahol mindenki azt nezi hogyan tudna a masikat visszahuzni, es mit hogyan lehet ellopni....
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. petike2004
2014.06.26. 11:32
én is sokat túlóráztam ingyen egyik-másik cégnek..mert ha nem teszem,mehetek a fenébe..és mégis itt tart az ország
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!