GRAFİT YAVAŞLATICI VE WIGNER ETKİSİ

Wigner etkisi bu olayı keşfeden Macar fizikçi Eugene Wigner anısına onun adı ile çağırılmaktadır. Wigner etkisi, nötron radyasyonu altında, katıların kristal yapısında meydana gelen bozulmalardır. Hızlı nötronlar atomlara çarpıp onları kristal yapılarından sökmektedir. Kristal yapıdan kopan atomlar, kristal yapının boşluklarında daha yüksek bir enerji seviyesinde kalmakta ve kopan her atom kristal yapıda depolanan enerji seviyesini arttırmaktadır.

Bu etki, grafitin karbon atomlarından oluşan bir kristal yapıya sahip olması nedeniyle, grafit yavaşlatıcı kullanan reaktörler için büyük önem taşımaktadır. Hızlı nötronlar karbon atomlarını grafitin kristal yapısından söküp bu atomları kristal yapının boşluklarında daha yüksek bir enerji düzeyinde biriktirmektedir. Bu şekilde enerji depolayan büyük grafit kütle, bir miktar ısıtılacak olursa kristal yapının ara boşluklarında biriken karbon atomları tekrar eski yerlerine atlamakta, depolanan enerji açığa (Wigner enerjisi) çıkmaktadır. Bu açığa çıkan enerji, grafit kütlenin belirli noktalarında yüksek seviyelere ulaşabilmekte ve bu noktalarda grafitin tutuşmasına yol açabilmektedir. Dolayısıyla, bu etki grafit yavaşlatıcılı reaktörlerde reaktör kalbi yangınlarının çıkmasına sebep olabilmektedir.

Eugene Wigner İngiltere’de İkinci Dünya Savaşı sırasında Hanford plütonyum üretme reaktörlerinin tasarımı sırasında bu etkiye dikkat çekmiştir. Çözümü olarak da, grafitin çok fazla enerji depolamasını beklemeden belirli aralıklarla yavaş yavaş ısıtılıp karbon atomlarının kristal yapıdaki yerlerine geri dönmelerinin ve dolayısıyla biriken enerjinin tutuşma tehlikesine meydan vermeden kontrollü bir şekilde salınmasının sağlanmasıdır.

1957 yılında İngiltere’de Windscale (Sellafield)’deki hava soğutmalı plütonyum üretme reaktörlerinden birinde Wigner etkisi nedeniyle grafit yangını çıkmıştır.