Reaktördeki Battaniye Yakıt Birimi

Toryum tabanlı nükleer yakıtlar farklı biçimlerde tasarlanabilir. Radkowsky tarafından önerilen bir düzenek, her nükleer yakıt ünitesinin (kareler) uranyumca zengin “tohum” çubuklarıyla bunların etrafına dizilmiş toryumca zengin “battaniye” çubuklarından oluşmasını öngörüyor (üstte). %20 kadarı parçalanabilir U-235 izotopundan oluşan uranyum çevresindeki “doğurgan” toryumu bir başka parçalanabilir uranyum izotopu olan 233u’ya dönüştürüyor. Bir yakıt ünitesi içinde bu şekilde farklı yakıtlar kullanmak bir nükleer reaktörde yakıt değiştirme işlemini karmaşıklaştırıyor. Çünkü tohum çubuklarının, battaniye  çubuklarına kıyasla çok daha sık değiştirilmesi gerekiyor. Bölünmemiş ünite tohum ve battaniye kalbi denen alternatif yaklaşım (altta), yalnızca zenginleştirilmiş uranyum dolu tohum çubukları ve toryum tabanlı yakıt doldurulmuş battaniye çubuklarını yan yana kullanıyor. Bu yakıt ünitelerinin yerleri belirli aralıklarla kolayca değiştirilebiliyor ve çubuklar vakti geldiğinde aynı kolaylıkla kalpten çıkarılıp yerlerine yenileri konuyor.

Kaynak : Yeni Ufuklara, Bilim ve Teknik Dergisinin Eki Sayfa 11 Ağustos-2004 sayılı 

Enerji Yükselteci

Toryum-232 tabanlı yakıt kullanımıyla elde edilen parçalanabilir uranyum-233’ün güç üretimi için taflıdığı avantajların çekiciliği karşısında, Carlo Rubbia adında bir fizikçi, toryum temelli ve kendi adıyla anılan bir enerji santralı tasarımı geliştirmiş. Bu tasarımda Th-232, nötron yerine yüksek enerjili proton bombardımanıyla U-233’e dönüştürülüyor:

₉₀Th²³² + ₁p¹ _ ₉₁Pa²³³ _ ₉₂U²³³ + -1_0

Tabii bir de, ortaya çıkan U-233’ü fisyona uğratacak nötronlar lazım. Rubbia’nı n tasarımı bunu, hiç değilse başlangıçta, kurşun gibi ağır çekirdeklerin, yine protonlarla bombardımanı sonucu parçalanarak nötron üretmesi temelinden yararlanarak başarmayı hedefliyor. Buna ‘primerleme’ deniyor ve proton ışını kesildiğinde, ortada dolaşan nötronlardan bazıları Th-232 çekirdekleri tarafından yutularak bunları U-233’e dönüştürürken, diğer bazıları mevcut U-233’lere çarparak bunların fisyonuna yol açıyor. Ancak U-233 fisyonundan;

₉₂U²³³ + ₀n¹ _ fisyon ürünleri + 2 ₀n¹

Nükleer Atıklar Hakkında

Nükleer teknik, nükleer tıp, endüstri ve araştırma merkezleri gibi, iyonlayıcı ışınlarla çalışmaların yapıldığı yerlerde ortaya çıkan ve artık kullanılamayan maddeler ‘radyoaktif atıklar’ adını alıyorlar. Bunların yaydığı ışınlardan insanların zarar görmemesi için güvenli bir şekilde etkisiz duruma sokulması gerekiyor. Radyoaktif atıklar radyoaktivitelerine ve radyasyon fiziği kurallarına göre plastik torbalı özel atık kutularında, varillerde toplanıyor, arındırma ya da depolama yerlerine ‘kapalı varillerde’ sızdırma ve saçılmaya karşı ve başka ilgili tüm güvenlik önlemleri alınarak yollanıyor.

Sicim Kuramları Hakkında

Şu anda sahip olduğumuz parçacık fiziği kuramlarımızın belki de en radikal alternatifi sicim kuramlarıdır. Diğer bütün kuramlarda, temel parçacıklarımız hep matematiksel bir nokta olarak betimlenirler. Oysa sicim kuramları, en temel parçacığın bir sicim olduğunu, ve gözlemlediğimiz bütün diğer parçacıkların, bu sicimin açık ya da kapalı durumlarında farklı titreşimlerine karşılık geldiğini ön görür.

Nasıl ki bir keman telinin farklı titreşimleri farklı notaları ortaya çıkarıyorsa, bu temel sicimin de farklı titreşimleri de farklı parçacıklara karşılık gelmektedir. Bu sicimin uzunluğu ise yaklaşık olarak 10-35 metredir. Sicim kuramlarının en büyük başarılarından biri, belli oranda kütle çekim kuvvetini de içermeleridir. İlk yazılan sicim kuramı, sadece bozonları içerir. Bu teorinin tutarlı olabilmesi için de uzayın üç boyutlu değil, toplam 26 boyutlu olması gerekir. Daha sonra, bu bozonik teorinin süpersimetrik versiyonu yazıldığında, bu yeni teorinin tutarlılığı, uzayın 26 değil, 10 boyutlu olmasını gerektirir.

Teknikolor

Higgs bozonu diye temel bir parçacığın hiç bir zaman gözlemlenememesi olasılığına karşılık, temel bir Higgs parçacığı içermeyen modeller de vardır. bu modellerden bir grup Teknikolor kuramları olarak anılır.

Teknikolor kuramlarındaki genel fikir, Higgs diye temel bir parçacığımız olmasa da, Higgs gibi davranan, daha temel parçacıklardan oluşan parçacıkların olduğudur. Bu parçacıkları birbirine bağlayan kuvveteyse teknikolor kuvveti adı verilir. Bu kuvvet, Standart Model’deki şiddetli kuvvete çok benzemekle beraber, ondan çok daha kuvvetlidir. Bu kuvveti hisseden temel parçacıkların ne olduğuysa modelden modele değişmektedir.

Kaynak: Bilim Teknik -Yeni Ufuklara Nisan 2007 sayfa 13

Süpersimetri Hakkında

Süpersimetriye göre, her fermiyona karşılık bir bozon ve her bozona karşılık da bir fermiyon vardır. Standart Model’deki her kuarka, bir tane spini sıfır olan bir skuark, her leptona spini sıfır bir slepton, her W, Z, foton ve gluona karşılık da spini 1/2 olan bir gaugino karşılık gelir. Standart Model’in süpersimetrik versiyonunu yazmak için, tek bir Higgs bozonu yetmez, bunun yerine toplam 5 tane Higgs bozonu ve her birine karşılık spini 1/2 olan Higgsino karşılık gelir. Bu süpersimetrik eşlerin en önemli özelliklerinden biri de eş fermiyon ve bozonların aynı kütleye sahip olmalarıdır. 

Göründüğü gibi Standart Model’in süpersimetrik versiyonu pek çok yeni parçacık içeriyor. Peki bu parçacı klar nerede? flimdiye kadar yapılan deneylerde, bu parçacıkları gözlemleme çalışmaları hep başarısız oldu. En basitinden kütlesi elektronun kütlesine eşit olan bir bozon, hiç bir deneyde gözlemlenemedi. Süpersimetrik eşlerin gözlemlenememesiyle ilgili bildiğimiz tek açıklama süpersimetrik eşlerin kütlelerinin şimdiye kadar yapılan deneylerde üretilemeyecek kadar ağır olmalarıdır. Buysa bize süpersimetrinin, gözlemlediğimiz evrende tam bir simetri olmadığını, bir başka deyişle, süpersimetrinin kırılmış olduğunu göstermektedir. Süpersimetrinin nasıl kırıldığıysa tam olarak henüz anlaşılamadı. Farklı simetri kırılma mekanizmaları, farklı sonuçlar doğurmaktadır.

Evren’in Kısa Tarihi

Kuantuam Kütleçekim (t < 10^-45 s: Büyük Patlama)

 Kütleçekim ayrılıyor. Elektromanyetik, zayıf ve şiddetli çekirdek kuvvetleri bir bütün olarak duruyorlar (Büyük Birleşim)

Evren, sonsuz bir enerji yoğunluğundaki tek bir noktadan başlayarak hızla genişllemeye başlıyor.

t = 10^-43 s, 10³²K (10¹⁹ GeV, 10^-34m):

Kütleçekim "donuyor" Başlangıçta tüm madde parçacıklarıyla kuvvet taşıyıcı parçacıklar, bir termal denge içindeler (aynı oranda oluşup yok oluyorlar). Bu parçacıklar, (yani madde) fotonlarla (yani ışınımla) bir arada, ayrışmamış aynı "çorba" içinde bulunuyorlar.

Bir "faz geçişi" sonucu, kütleçekim, elektromanyetik, zayıf ve şiddetli çekirdek kuvvetlerinden ayrılarak, bağımsız bir kuvvet olarak "donuyor". Öteki üç kuvvet, kuark ve leptonlar üzerindeki etkileri bakımından birbirlerinden farksız. Kütleçekiminin ayrılması, temel kuvvetler arasındaki ilk simetri bozulmasıdır.