Ο πυρηνικός αντιδραστήρας του ΑΠΘ και τα εκπαιδευτικά πειράματα που γίνονται για περισσότερα από 50 χρόνια

«Ο υποκρίσιμος αντιδραστήρας του εργαστηρίου Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης είναι κατασκευή της Nuclear Chicago Corporation. Είναι ανοιχτής δεξαμενής με επιβραδυντή κοινό, αφαλατωμένο νερό. Το σχάσιμο υλικό είναι 2.494 kg φυσικού ουρανίου, σε ράβδους – φυσίγγια περίπου των δύο κιλών έκαστη». Ο καθηγητής Στέφανος Χαραλάμπους, πρώτος διευθυντής του Εργαστηρίου Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, στο πανεπιστημιακό σύγγραμμα του 1981 με τίτλο «Εργαστηριακές ασκήσεις Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής», περιγράφει τα τεχνικά χαρακτηριστικά του πυρηνικού αντιδραστήρα, που στεγάζεται από το 1971 στο υπόγειο του κτιρίου της Σχολής Θετικών Επιστημών.

«Για να αποφευχθεί οποιαδήποτε μόλυνση, τα φυσίγγια του ουρανίου έχουν στεγανό περίβλημα από αλουμίνιο. Πέντε φυσίγγια ουρανίου μπαίνουν μέσα σε κατάλληλο, στεγανό κατά το ένα άκρο, σωλήνα από αλουμίνιο. Έτσι, υπάρχουν 270 σωλήνες πλήρεις ουρανίου. Οι σωλήνες με την βοήθεια οδηγών κυψελίδων σχηματίζουν το πλέγμα του σχάσιμου υλικού. Στο κέντρο του πλέγματος υπάρχει διάκενο, όπου τοποθετείται η πηγή των νετρονίων. Η πηγή των νετρονίων είναι Ci 241Am Be. Η πηγή άγεται από τον “κάδο διαφύλαξης”’ στη θέση της εντός του υποκρίσιμου, με τηλεχειρισμό» αναφέρεται στο βιβλίο για τον πυρηνικό αντιδραστήρα, που παραχωρήθηκε στο πανεπιστήμιο υπό μορφή δανεισμού – δωρεάς από την Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας.

Στη βάση δεδομένων της Διεθνούς Υπηρεσίας Ατομικής Ενέργειας στον ιστότοπο https://www.iaea.org/resources/databases/research-reactor-database-rrdb είναι καταχωρημένα τα τεχνικά χαρακτηριστικά του πυρηνικού αντιδραστήρα και το ιστορικό της λειτουργίας του από 04/08/1971 (με κύκλο λειτουργίας 3 ώρες ημερησίως, 5 μέρες την εβδομάδα, 26 εβδομάδες τον χρόνο). Στην ίδια βάση υπάρχουν καταχωρημένοι δύο ακόμη πυρηνικοί αντιδραστήρες στην Ελλάδα, ένας Ερευνητικός Πυρηνικός Αντιδραστήρας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» -μεγαλυτέρου μεγέθους και ροής νετρονίων σε σχέση με του ΑΠΘ, αλλά και πάλι πολλές τάξεις μεγέθους μικρότερου ως προς την ισχύ και τη ροή νετρονίων από έναν αντιδραστήρα ισχύος- σε κατάσταση παρατεταμένης διακοπής λειτουργίας, καθώς και ένας ακόμη στο ΕΜΠ, ο οποίος βρίσκεται σε κατάσταση μόνιμης διακοπής.

Τι σημαίνει ότι ο πυρηνικός αντιδραστήρας είναι υποκρίσιμος

Ο πυρηνικός αντιδραστήρας του ΑΠΘ κατασκευάστηκε για πειραματικούς, εκπαιδευτικούς και ερευνητικούς σκοπούς, ενώ ο όρος «υποκρίσιμος», αναφέρεται στο ότι δεν δύναται να συντηρήσει αλυσιδωτή πυρηνική σχάση, ενώ η χαμηλή νετρονική ροή επιτρέπει να γίνονται μετρήσεις χωρίς να απαιτούνται ιδιαίτερα μέτρα ακτινοπροστασίας.

«Πρόκειται για έναν υποκρίσιμο αντιδραστήρα κατασκευής Nuclear Chicago Corporation USA, δυναμικότητας 2.494 kg φυσικού ουρανίου, ο οποίος λειτουργεί με πηγή νετρονίου αμερικίου – βηρυλλίου 5 Curie», αναφέρεται στο βιβλίο «1926-1976 Τα πενήντα χρόνια του Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης» του Β.Δ. Κυριαζόπουλου, όπου υπάρχει και φωτογραφία της πειραματικής διάταξης, η οποία αποτελείται από μία δεξαμενή από ανοξείδωτο ατσάλι, ράβδο και πλέγμα αλουμινίου, επιβραδυντή και ανακλαστή με ελαφρύ νερό Η2Ο, καύσιμο υλικό το φυσικό ουράνιο και παραφίνη.

Η πρόεδρος του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ, καθηγήτρια Αλεξάνδρα Ιωαννίδου και ο καθηγητής Χρήστος Ελευθεριάδης – μέλη του Εργαστηρίου Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής του Τομέα Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων, μίλησαν στο ΑΠΕ-ΜΠΕ για τα εκπαιδευτικά πειράματα που διεξάγονται στον πυρηνικό αντιδραστήρα, την πολύτιμη γνώση, την οποία έχουν αντλήσει οι φοιτητές, που τα έχουν παρακολουθήσει εδώ και πέντε δεκαετίες, καθώς και για τις ανησυχίες που συνειρμικά γεννώνται, όταν κανείς πληροφορείται ότι λειτουργεί μία τέτοια πειραματική διάταξη.

«Ο πυρηνικός αντιδραστήρας, η πειραματική αυτή διάταξη, προσφέρει γνώση και πληροφορία στους φοιτητές που περνάνε από το Τμήμα Φυσικής, καθώς όλοι υποχρεωτικά κάνουν ένα πείραμα από δείγματα που έχουν μπει στον αντιδραστήρα. Είναι μία γνώση και η γνώση είναι πολύτιμη. Είμαστε υπερήφανοι που τον έχουμε. Και εννοείται ότι η διάταξη υπόκειται σε διεθνείς κανόνες ασφαλείας, αυστηρές οδηγίες που υποχρεούμαστε να ακολουθούμε και ελεγχόμαστε κάθε χρόνο για αυτό» σημείωσε η κ. Ιωαννίδου.

Μέσα από τα πειράματα που γίνονται στο πλαίσιο των φοιτητικών εργαστηριακών ασκήσεων του Εργαστηρίου Πυρηνικής Φυσικής, όπως διευκρίνισε, οι φοιτητές μαθαίνουν βασικές αρχές, όπως η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με την ύλη, τα είδη της ακτινοβολίας, τους βασικούς κανόνες ακτινοπροστασίας, τον νόμο της ραδιενέργειας, τον νόμο της απορρόφησης της ακτινοβολίας. «Πρόκειται για πολύ ωραία πειράματα, όπου οι φοιτητές μας μαθαίνουν βασικούς κανόνες και για πολλούς γίνεται το έναυσμα ώστε να πάνε παρακάτω, να κάνουν κάποιο μεταπτυχιακό στην Ελλάδα ή στο εξωτερικό, στην ιατρική φυσική, την πυρηνική μηχανική» πρόσθεσε.

«Δεν υπάρχει κανένας κίνδυνος του τύπου που φαντάζεται ο κόσμος»

«Είναι σίγουρα μια πολύ χρήσιμη πειραματική εμπειρία για τους φοιτητές» επισήμανε ο κ. Ελευθεριάδης, εξηγώντας ότι «ο αντιδραστήρας χρησιμοποιείται για ακτινοβολήσεις διαφόρων δειγμάτων με νετρόνια, τα οποία μετά καταμετρώνται από τους φοιτητές, με κατάλληλες ανιχνευτικές διατάξεις και από τις μετρήσεις προσδιορίζονται παράμετροι, όπως ο χρόνος ζωής βραχυβίων ισοτόπων ή η ροή νετρονίων σε διάφορες θέσεις μέσα στον αντιδραστήρα».
Σε ό,τι αφορά το ζήτημα της ασφάλειας, ο καθηγητής υπογράμμισε ότι «ο αντιδραστήρας είναι υποκρίσιμος και για αυτό χρειάζεται η εξωτερική πηγή νετρονίων, για να διασφαλίζει μια επαρκή ροή νετρονίων για να γίνονται οι ακτινοβολήσεις για την εκπαίδευση των φοιτητών».

«Αυτό σημαίνει πως δεν υπάρχει περίπτωση να βγει εκτός ελέγχου, άρα δεν υπάρχει κανένας κίνδυνος του τύπου που φαντάζεται ο κόσμος», τόνισε ο κ. Ελευθεριάδης, παρατηρώντας και ότι «αυτό δεν σημαίνει ότι μπορεί κανείς να κατασκηνώσει δίπλα του ή να πάρει κάποια ράβδο ουρανίου στο σπίτι του, χωρίς πρόβλημα», επομένως «το εργαστηριακό μάθημα είναι και μια ευκαιρία να μαθαίνουν οι φοιτητές ακριβώς τους κινδύνους από την ραδιενέργεια και τους τρόπους προφυλάξεως».
«Την ευθύνη των ελέγχων όλων των εγκαταστάσεων με πηγές ραδιενέργειας εν γένει, την έχει η Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας. Η οποία αναφέρεται στην Διεθνή Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας, την γνωστή IAEA, η οποία έχει τον έλεγχο όλων των πυρηνικών εγκαταστάσεων, με πιο σημαντικές ασφαλώς αυτές των αντιδραστήρων ισχύος» συμπλήρωσε ο καθηγητής.

Το εργαστήριο Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής του ΑΠΘ

Το εργαστήριο Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής του ΑΠΘ ιδρύθηκε από τον καθηγητή Στέφανο Χαραλάμπους. Στο Α’ τεύχος της Εφημερίδας της Κυβερνήσεως με ημερομηνία τη 12η Μαΐου 1969 με το υπ. 312 βασιλικό διάταγμα της 5ης Μαΐου 1969 «Περί ιδρύσεως εργαστηρίων, σπουδαστηρίων και κλινικών παρά τω Πανεπιστημίω Θεσσαλονίκης» ιδρύονται […] «εις την Φυσικομαθηματικήν Σχολήν: 1) Εργαστήριον Οργανικής Χημικής Τεχνολογίας και Χημείας Τροφίμων, 2) Εργαστήριον Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής, 3) Εργαστήριον εκτάκτου αυτοτελούς έδρας Φυσικής 4) Εργαστήριον Φυσικής Γεωγραφίας 5) Σπουδαστήριον Θεωρητικής Φυσικής».
«Το Εργαστήριο ιδρύθηκε από τον καθηγητή Στέφανο Χαραλάμπους και ανέπτυξε δραστηριότητα προς αρκετές κατευθύνσεις. Αν θέλαμε να τις εντάξουμε σε γενικότερο πλαίσιο, θα λέγαμε πως η δραστηριότητα εντοπίζεται στον χώρο της Πυρηνικής Φυσικής, Αστροσωματιδιακής Φυσικής και Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων» σημείωσε ο κ. Ελευθεριάδης.

Στροφή στην Υποατομική Φυσική και Ιατρική Φυσική

Σε ό,τι αφορά την προοπτική εξέλιξης των αποφοίτων του Τμήματος που θα επιλέξουν τον Τομέα Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων, ο καθηγητής ανέφερε: «Οι φοιτητές που επιλέγουν τον τομέα μας, είναι γενικά πολλοί. Το αντικείμενο δηλαδή είναι ελκυστικό, παρότι το μεταπτυχιακό της Υποατομικής Φυσικής δεν είναι από τα εύκολα, παρέχει όμως γνώσεις βασικής φυσικής υψηλού επιπέδου. Γενικά φοιτητές που συνεχίζουν τις σπουδές τους με μεταπτυχιακό και διδακτορικό στο πεδίο του τομέα, έχουν μετά επιλογή είτε ακαδημαϊκής καριέρας, είτε μετακίνηση σε απαιτητικές θέσεις στην αγορά εργασίας».

«Χάρη στα εργαστήρια αυτά πολλοί φοιτητές μας ενθουσιάζονται και είναι πολλά τα παιδιά που επιλέγουν να συνεχίσουν με το μεταπτυχιακό της Ιατρικής Φυσικής. Υπάρχουν σήμερα στην Ελλάδα διατμηματικά προγράμματα ακτινοφυσικής που είναι εξαιρετικά και έχουν μεγάλη ζήτηση. Ο ακτινοφυσικός, είναι μία ειδικότητα που απαιτεί βασικό πτυχίο φυσικού. Οι απόφοιτοι μας στα εργαστήρια Πυρηνικής Φυσικής του Τμήματος μας αποκτούν βασικές γνώσεις αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας με την ύλη, αλλά και ακτινοπροστασίας».
Θεματικά, η έρευνα στο Εργαστήριο Ατομικής και Πυρηνικής Φυσικής εστιάζεται στα εξής: Ανάπτυξη διατάξεων και μεθόδων για την ανίχνευση ακτινοβολίας, Στατιστικές τεχνικές για την ανάλυση δεδομένων από πειράματα σε επιταχυντές του CERN, πυρηνικούς αντιδραστήρες, κοσμική ακτινοβολία και ακτινοβολία περιβάλλοντος, Μετρήσεις ενεργών διατομών αλληλεπιδράσεων σε αντιδράσεις πυρήνων, νετρονίων, πρωτονίων, νετρίνων, φορτισμένων λεπτονίων και μποζονίων βαθμίδας, καθώς και μετρήσεις παραμέτρων της Καθιερωμένης Θεωρίας και αναζήτηση Νέας Φυσικής, Δοσιμετρία και φυσική ακτινοβολιών, με εφαρμογές στην ιατρική και τη ραδιοχρονολόγηση, αλλά και στην αντιμετώπιση εκτάκτων καταστάσεων, όπως τα ραδιολογικά και πυρηνικά ατυχήματα.

πηγή ΑΠΕ ΜΠΕ