Καναδοί επιστήμονες νετρονίων θρηνούν για το κλείσιμο του παλαιότερου πυρηνικού αντιδραστήρα στον κόσμο

Ο παλαιότερος ενεργός πυρηνικός αντιδραστήρας στον κόσμο βρίσκεται στο λυκόφως της ζωής του, αλλά οι επιστήμονες που βασίζονται σε αυτόν για την έρευνά τους δεν πηγαίνουν ήρεμα σε εκείνη την καληνύχτα. Καναδοί επιστήμονες είναι αναστατωμένοι για το επικείμενο κλείσιμο του ερευνητικού αντιδραστήρα Chalk River και ασκούν πιέσεις στην κυβέρνηση για δέσμευση 200 εκατομμυρίων CA$ (162 εκατομμυρίων δολαρίων) ώστε να μπορούν να συνεχίσουν την έρευνα υλικών χρησιμοποιώντας τις δέσμες νετρονίων που παρέχουν οι ερευνητικοί αντιδραστήρες.

"Χρειάζεστε έναν οργανισμό κάπου που να παρέχει κεντρική υποστήριξη και διαχείριση για ένα εθνικό πρόγραμμα", λέει ο John Root, διευθυντής του Καναδικού Κέντρου Δέσμης Νετρονίων στο Chalk River του Οντάριο, το οποίο βασίζεται στον 60χρονο αντιδραστήρα. "Εάν δεν έχετε αυτόν τον κεντρικό κόμβο, δεν έχετε πραγματικά ένα εθνικό πρόγραμμα. Έχετε κάποιον που στέλνει επιταγές σε εργαστήρια στις Ηνωμένες Πολιτείες ή την Ευρώπη και οι Καναδοί μεμονωμένοι ερευνητές είναι μόνοι τους."

Τον Φεβρουάριο, στελέχη του Πανεπιστημίου του Saskatchewan στο Saskatoon και του McMaster University στο Hamilton, εγκαινίασαν δημόσια την Canadian Neutron Initiative για να ασκήσουν πιέσεις στην ομοσπονδιακή κυβέρνηση για δέσμευση 10 ετών, ύψους 200 εκατομμυρίων δολαρίων CA, αριθμός που ακούγεται μεγάλος αλλά χλωμός σε σύγκριση με την CA. 100 εκατομμύρια δολάρια η κυβέρνηση ξοδεύει ετησίως για να διατηρήσει τη λειτουργία του αντιδραστήρα. Η Root θα ήθελε να δει αυτή τη χρηματοδότηση να ανοίγει το χρόνο δέσμης νετρονίων σε άλλες πηγές νετρονίων σε όλο τον κόσμο, καθώς και να διατηρήσει μια κρίσιμη ποσότητα έρευνας δέσμης νετρονίων στον Καναδά μέχρι να κατασκευαστεί μια άλλη μεγάλης κλίμακας πηγή νετρονίων. Η καναδική κυβέρνηση έχει παραμείνει σιωπηλή για το θέμα μέχρι στιγμής.

Επίσημα αποκαλούμενος αντιδραστήρας National Research Universal (NRU), ο αντιδραστήρας Chalk River ξεκίνησε τη ζωή του το 1957 και σε σύντομο χρονικό διάστημα έγινε το επίκεντρο της επιχείρησης πυρηνικής έρευνας του Καναδά. Στεγασμένο σε ένα κουτί κτήριο ύψους περίπου 30 μέτρων στις όχθες του ποταμού Οτάβα, το NRU ανήκει στην Atomic Energy of Canada Ltd. (AECL), την εταιρεία που δημιουργήθηκε από την καναδική κυβέρνηση για την ανάπτυξη εμπορικών πυρηνικών τεχνολογιών.

Για αρκετές δεκαετίες, το NRU χρησίμευσε ως το κρεβάτι δοκιμών για την ανάπτυξη της τεχνολογίας πυρηνικής ενέργειας του Καναδά και ενός στόλου αντιδραστήρων που συνεχίζουν να παρέχουν ένα σημαντικό μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας. Ο ίδιος ο αντιδραστήρας έγινε παγκόσμιος κυρίαρχος προμηθευτής ραδιοϊσοτόπων—ιδιαίτερα του μολυβδαινίου-99 (Mo-99), ενός εργατικού δυναμικού ιατρικής απεικόνισης που χρησιμοποιείται για εκατομμύρια σαρώσεις κάθε χρόνο.

Αυτή η εξάρτηση από μια μόνο πηγή για ένα τόσο ζωτικής σημασίας εμπόρευμα έγινε προβληματική από τη δεκαετία του 1990, όταν οι διαχειριστές της AECL άρχισαν να συζητούν σοβαρά για την απόσυρση της NRU. Ξεκίνησαν οι εργασίες σε ένα ζεύγος αποκλειστικών αντιδραστήρων που παράγουν Mo-99, αλλά το έργο εγκαταλείφθηκε το 2008. Όταν μια διαρροή νερού που προκλήθηκε από διάβρωση απροσδόκητα έθεσε εκτός λειτουργίας το NRU αργότερα το ίδιο έτος, ακολούθησε παγκόσμια έλλειψη ιατρικών ραδιοϊσοτόπων. Η AECL επέτρεψε στο NRU να χωλαίνει, εν μέρει για να επιτρέψει σε άλλες πηγές του ιατρικού προϊόντος να έρθουν στο διαδίκτυο. Αλλά τελικά, το 2015, η ομοσπονδιακή κυβέρνηση ανακοίνωσε ότι ο αντιδραστήρας θα κλείσει οριστικά τον Μάρτιο του 2018.

Η παραγωγή μολυβδαινίου-99 δεν είναι το μόνο πράγμα που θα πεθάνει μαζί με το NRU. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες παράγουν άφθονες ποσότητες νετρονίων υψηλής ενέργειας ως υποπροϊόν των αντιδράσεων σχάσης. Κατευθυνόμενα ως δέσμες, αυτά τα σωματίδια γίνονται ισχυρά εργαλεία, επειδή το ουδέτερο φορτίο τους τους επιτρέπει να διεισδύσουν σε πυκνά υλικά και να διασκορπίσουν τους πυρήνες. Η σκέδαση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία εικόνων αυτών των υλικών με τον ίδιο τρόπο που η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ αποκαλύπτει τη δομή πολύπλοκων μορίων. Με επικεφαλής τον Bertram Brockhouse, έναν φυσικό που θα κέρδιζε ένα μερίδιο από το βραβείο Νόμπελ φυσικής το 1994 για την ανάπτυξη των τεχνικών σκέδασης νετρονίων, το NRU έγινε το εθνικό κέντρο για την έρευνα δέσμης νετρονίων. Στη δεκαετία του 1980, τα πανεπιστήμια προσέλκυσαν κεφάλαια για να επεκτείνουν τις δυνατότητες της NRU και δημιούργησαν το Canadian Institute for Neutron Scattering (CINS), μια επαγγελματική ένωση που εκπροσωπεί ακαδημαϊκά συμφέροντα και προωθεί αυτή την τεχνολογία ως εργαλείο για την επιστήμη των υλικών. Σήμερα, σχεδόν 400 άτομα ανήκουν στο CINS, που προέρχονται από δεκάδες καναδικά πανεπιστήμια και κυβερνητικά τμήματα, καθώς και ξένα ιδρύματα σε 22 άλλες χώρες.

Μερικοί επιστήμονες ανησυχούν ότι αυτό το σύνολο ταλέντου και εμπειρίας είναι πολύ πιθανό να διασκορπιστεί μόνιμα μετά το κλείσιμο του NRU του επόμενου έτους, το οποίο θα μπορούσε να αφήσει πολλούς ερευνητές και οργανισμούς σε ένα σημαντικό σταυροδρόμι. Και όχι μόνο ακαδημαϊκοί επιστήμονες:το NRU βραβεύεται επίσης από μια βιομηχανική πελατεία, όπως οι κατασκευαστές κινητήρων αυτοκινήτων, που χρησιμοποιούν τις δοκούς για να ελέγξουν για πιθανές καταστροφικές καταπονήσεις βαθιά μέσα στα πρωτότυπα. Μέρος αυτής της δραστηριότητας λαμβάνει χώρα ήδη σε έναν πολύ μικρότερο ερευνητικό αντιδραστήρα, ο οποίος είναι μόλις 2 χρόνια νεότερος από τον NRU, που διατηρεί το Πανεπιστήμιο McMaster. Ωστόσο, με μόνο ένα κλάσμα της ενέργειας που παράγεται από το NRU, αυτή η εγκατάσταση δεν θα μπορεί να καλύψει αυτήν την εκτοπισμένη ερευνητική κίνηση. Οι χρήστες θα αναγκαστούν να κοιτάξουν πιο μακριά, σε μέρη όπως η Πηγή Νετρονίων Spallation, η ναυαρχίδα της αμερικανικής εγκατάστασης δέσμης νετρονίων στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge στο Τενεσί. Ως ξένοι, ωστόσο, η εύρεση χρόνου σε αυτά τα μέρη είναι αναμφίβολα δύσκολη. Μερικοί ανησυχούν επίσης για την εμπειρία του πειραματικού σχεδιασμού που θα χαθεί μαζί με το NRU.

«Αυτό το είδος τεχνογνωσίας αναπτύσσεται οργανικά και απαιτεί συνέχεια», λέει ο Dominic Ryan, φυσικός στο Πανεπιστήμιο McGill στο Μόντρεαλ και πρώην πρόεδρος του CINS που επενδύει περίπου 100 ημέρες έρευνας το χρόνο στο NRU για να προβλέψει τις μαγνητικές ιδιότητες νέων υλικών που θα μπορούσαν να μείωση του κόστους των εξαρτημάτων για ανεμογεννήτριες και ηλεκτρικούς κινητήρες αυτοκινήτων. "Τα πράγματα που κάνω μάλλον θα σταματήσουν να συμβαίνουν."

Ο Ryan κατάφερε να αποκτήσει κάποια περιορισμένη πρόσβαση σε μια πηγή νετρονίων στο Institut Laue-Langevin στη Γκρενόμπλ της Γαλλίας, αλλά το βρήκε δύσκολο. Αναμένει να έχει καλύτερη τύχη βρίσκοντας χρόνο δέσμης στον αντιδραστήρα OPAL της Αυστραλίας, αλλά σημειώνει ότι "είναι μια κόλαση μετακίνησης".