2018. november: jegyzet, fizika, portré, atomenergia, tudomány, anyagtudomány, kémia, lézer, orvostudomány, biofizika, genomika, biokémia, régészet, innováció, közlekedés, egészségipar, megújuló energia, környezetvédelem, zöldkörnyezet, robotika, ipar 4.0, it, mesterséges intelligencia, geológia, építés

A BKR tudományos és ipari nukleáris kutatóbázis

A Budapesti Kutatóreaktor (BKR) közel 60 éve üzemel biztonságosan Budapest központjától 10 kilométerre, a csillebérci campuson. Az eltelt hat évtizedben komoly szaktudás alakult ki az üzemeltetésben, valamint a neutronfizika, a magkémia, a reaktorfizika, a szilárdtestfizika és a sugárvédelem területén.


A kutatóreaktor teljesítménye az 1959-es indulásakor 2 mega­watt volt, ezt 1967-ben, az első rekonstrukció után 5 mega­wattra növelték. 1992-ben, a második rekonstrukció során megtörtént a reaktor teljes körű felújítása, teljesítményét 10 megawattra növelték; valamennyi szerkezeti elemét kicserélték, biztonságnövelő beruházást hajtottak végre. A megújult reaktor 1993-ban kapta meg a működési engedélyét, azóta folyamatosan és biztonságosan üzemel.
A tudományos hasznosítás mellett a kutatóreaktor társadalmi beágyazódása nálunk is megvalósult, izotópokat állítunk elő ipari és gyógyászati alkalmazásra (daganatos megbetegedések diagnosztizálására és kezelésére). A kutatóreaktor egyedi tulajdonságokkal rendelkező részecskét állít elő, a neutronokat (nagy áthatolóképesség, nincs töltése, van mágneses momentuma), amelyek kiválóan alkalmasak kutatási célokra. A kutatóreaktor vízszintes csatornáihoz közvetlenül vagy neutronvezetőkön ke­resztül 15 mérőberendezés kapcsolódik, amelyek anyagtudományi, mérnöki, biotechnológiai és szilárdtestfizikai kutatásokat tesznek lehetővé.
A Budapest Kutatóreaktor folyamatosan megújuló és bővülő műszerparkja hazánk legnagyobb, nemzetközileg is elismert kutatási infrastruktúrája. A nagyberende­­zések kihasználtságát a Budapest Neutron Cent­rum (BNC) – nemzetközi bírálók által felügyelt felhasználói rendszeren keresz­tül – koordinálja. A program keretében a világ minden részéről pályáznak kutatók mérési időre.

A Budapesti Kutatóreaktor

A BNC kutatói közössége nyitott az új tudományos és ipari kapcsolatokra. A tel­jesség igénye nélkül néhány tematikus mun­kát mutatunk be, szemléltetve, hogy a neutronos módszerek egyedülálló lehető­séget biztosítanak kulturális örökségünk tárgyainak vizsgálatára, vagy az egyik legégetőbb energetikai kérdés megoldására is, de alkalmasak mind a biológiai rendszerek jobb megértéséhez, mind az autóipari kérdések megválaszolására.

A Szépművészeti Múzeum egyik leghíresebb alkotását, a Leonardo da Vincinek tulajdonított Lovas kisbronzot először 2009-ben a washingtoni National Gallery of Art szakemberi vizsgálták, és arra a megállapításra jutottak, hogy a szobor üreges öntvény, amely a 16. század elején készülhetett. 2017–2018-ban a kutatóreaktornál roncsolásmentes vizsgálatokra került sor. A neutrontomográfiás mérés lehetővé tette a 3D kép elkészítését a lóról és lovasról, így a kisbronz belsejéről és a bronz falának vastagságáról is pontos információt kaptunk. A szobor belső, hozzá nem férhető részein meghatározott pontokon lokális elemösszetétel-analízist végeztünk, amely az öntési mag összetételét vizsgálta. Elvégeztük a bronz összetétel-vizsgálatát a lovason, a lovon és a ló farkán is azzal a céllal, hogy a láthatóan külön öntött részek esetleges összetételbeli eltérését kimutassuk.

A Leonardo da Vincinek tulajdonított Lovas kisbronzot 1914-ben vásárolta a Szépművészeti Múzeum.

A nukleáris energiatermelés során, az üzemanyagciklus végén kiégett fűtőelem keletkezik, amelynek végső, biztonságos elhelyezése a jelen nemzedék felelőssége. A kiégett fűtőelemek kémiai feldolgozása során a visszamaradó nagy aktivitású radioaktív hulladékok stabilizálása a legelső és legfontosabb lépés a biztonságos tárolás folyamatában. A kutatóreaktor épületében működő radiokémiai laboratóriumban végezzük a nagy aktivitású radioaktív hulladékok tárolására alkalmas amorf mátrixanyag fejlesztését, optimalizálását. Az előállított anyagokon neutrondiffrakciós mérést végezve meghatározzuk az anyag atomi szerkezetét. Az atomi távolságok, az atomi koordinációs környezetek meghatározásával választ adunk az amorf anyagban történő radionuklidok beépülésére. Ezzel egy új technológiát tudunk biztosítani a nagy aktivitású radioaktív hulladékok stabilizálására. (Fábián M. et al. Mat Science Forum 885 [2017] 48)

Urántartalmú amorf anyagok és az atomi szerkezet 3D modellezése.

A szárazföldi növények fotoszintézise során a napfény elnyelése a tilakoid membránokban található klorofill-fehérje komple­xekben megy végbe. A tilakoid membrá­nok egymással összefüggő hálózatot al­kotnak a kloroplasztisz alapállományában, és közre­zárnak egy másik vizes fázisú kompart­mentet. Magasabb rendű növények (spenót, dohány) intakt leveleiben, kisszögű neutron­szórással (SANS), neminvazív módon, mezo­szkópikus léptékben (1–100 nm) vizsgáltuk a multilamelláris membránrendszert (például a gránumos tilakoid membránokat), azok legfontosabb szerkezeti paramétereit, és ezáltal meghatároztuk azok dinamikai jellegzetességeit is. A kisszögű neutronszó­rás módszer segítségével nyomon követhetők a fény ha­tására végbemenő kloroplasztiszok szerke­zet­változásai, ami segít a multilamelláris membránok változásainak jobb megértésében. (Ünnep R. et al. Biochim Biophys Acta 1837 [2014] 1572)

Hazánkban az autóipar kiemelt iparág, ahol egyedülálló vizsgálati lehetőséget tudunk biztosítani új és használt alkatrészek tesztelésére, hitelesítésére. Neutronos képalkotás segítségével egy új és egy körülbelül 3000 üzemórán át használt autóalkatrész-csapágyat hasonlítottunk össze. A használt csapágyon mechanikai károsodást azonosítottunk, amelyet kimutathatóan a kenés elégtelensége okozott. A neutronos kép­alkotással – a roncsolásmentes ipari anyagvizsgálatban elterjedt röntgentomográfiával szemben – a fémek mellett a szerves anyagok is kiválóan megjeleníthetők. Fontos volt a roncsolásmentes vizsgálat, mivel a csapágy több darabból áll, némelyike repedt és töredezett volt, emiatt szétszerelés után az eredeti állapot már nem állítható vissza. A neutronos képalkotás kiválóan alkalmas a belső alkatrészek 3D megjelenítésére, valamint a további vizsgálatok pozícióinak kijelölésére. Eredményeink segítségével a gyártási-hőkezelési folyamat javítható, a kenés felvitele optimalizálható, így a termék élettartalma jelentősen megnövelhető.

A neutrontomográfiás felvételek függőleges és vízszintes metszetei, valamint 3D ábrázolása.

A Budapesti Kutatóreaktor teljes kihasználtsággal működik, a bemutatott né­hány példa mellett számos élvonalbeli kutatási területen végzünk tudományos munkát. Biztonságos üzemeltetéséről és üzemanyag-ellátásáról az MTA Energia­tudományi Kutatóközpont gondoskodik. Terveink szerint, a szükséges felújítások elvégzése után, a BKR még sokáig szolgálhatja a tudományos közösséget.

Ezúton szeretnénk megköszönni Szőcs Mi­riam (Szépművészeti Múzeum) és Szent­miklósi László (MTA Energiatudományi Kutatóközpont) hozzájárulását a cikkhez.•

 
2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018

Innotéka