Nükleer Patlamaların Kimyasını Keşfetmek
Fotoğraf : Aerodinamik açıdan mükemmelleştirilmiş küresel demir ve alüminyum oksit kondensatları, Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nda yeni geliştirilen deney düzeneği kullanılarak geri kazanıldı. Uranyum oksit parçacıkları düzensiz özellikler gösterdi. Lawrence Livermore bilim adamları, nükleer serpintinin nasıl oluştuğuna dair bir ilk prensipleri geliştirmek için kontrollü koşullar altında bu parçacıkları yaratıyorlar.
Nükleer bir patlamadan serpinti oluşumunu anlamak için, cihaz içindeki metal oksitlerin gaz fazına bakmak önemlidir.
Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı (LLNL) bilim adamları, sıcaklık 10,000 K’nin altına düştüğü patlama sonrası ateş toplarının geç soğumasını deneysel olarak taklit etmek için bir plazma-akış reaktörü geliştirdiler. Uranyum ve ateş topu yoğunlaşması sırasında geçen diğer kimyasal elementlerin kimyasal parçalanma süreçlerini açığa çıkarmak için gaz fazı atomlarından nanopartiküllerin oluşumunu araştırıyorlar. Araştırma, Scientific Reports dergisinin son sayısında yer almaktadır.
Araştırmacılar, serpinti oluşumuyla ilgili zaman ölçeklerinde kimyasal reaksiyonlar ve mikro-fiziksel süreçler arasındaki bağlantıyı (örneğin çekirdeklenme, yoğuşma, büyüme vb.) daha iyi anlamayı umuyorlar.
“Geri kazanılmış parçacık boyutu dağılımı ve gaz fazı kimyasal kinetikler arasında ölçülebilir bir bağlantı gösterdik – mevcut serpinti oluşum modellerinde bulunmayan bir değer.” dedi Batıkan Köroğlu, LLNL doktora sonrası araştırmacı ve makalenin başyazarı.
Gaz fazından nanopartiküllerin oluşumu, kimya ve fiziğin birçok alanı için önemli bir konudur. Nükleer bir patlamayı takiben partiküllerin oluşumu, malzemenin hızlı bir şekilde başlangıçtaki bir yüksek sıcaklık plazma durumundan yoğunlaşmasını içeren özel bir durumdur. Geçmiş çalışmalar, atmosferdeki patlama sonrası malzemenin kaderini ve taşınmasını anlamak için nükleer enkaz örneklerini araştırdı. Ancak, aşırı sıcaklık koşullarına maruz kalan uranyum için denge termodinamiği, kimyasal kinetik ve oksijen fugasitesi (yerel çevre) arasındaki etkileşim hala bilinmemektedir.
Takımın plazma-akış reaktörü, in-situ optik spektroskopi ve ex-situ elektron mikroskobu ölçümleri kullanarak nanopartikül oluşumuna yol açan üç tip metalin (demir, alüminyum ve uranyum) gaz fazı kimyasal evrimini izlemelerini sağladı. Bu üç metal seçildi çünkü oksitleri çok farklı uçuculuk sergiledi.
Köroğlu, “Nükleer bir patlamanın hızlı soğuması sırasında gözlenen yoğunlaşma modellerini doğru bir şekilde tanımlamak için rekombinasyon reaksiyonlarının gaz fazı kimyasının anlaşılması gereklidir.” dedi.
Kaynak : phys.org
