Atom: Maddenin kendi özelliklerini taşıyan en küçük yapı birimine atom dendiğini ilkokul mezunları bile biliyor artık.
Atomun yapısı: Basitçe çekirdek etrafında dönen elektron topluluklarından oluşan atomun yapısında (+) pozitif ve (-) negatif kütleler bulunur. İlk atom teorisinde günümüze kadar sayısız atom modelleri üretilmiştir. Bunlardan bazıları kabul görmüştür.
Örnek olarak:
Thomson' un " üzümlü kek benzetmesi".
Bohr' un atom içinde klasik mekanik kullanmaya çalıştığı modeli.
Ruderford' un boşlukta dolanan elektronların oluşturduğu ve kütle yoğunluğunun çekirdek tarafından oluşturulduğu modeli
De Broglie'nin Bohr' a katılmasının yanında elektronların dalga formunda olduğunu savunduğu modeli.
Heisenberg'ise elektronların hızının ve yerinin aynı anda bulunamayacağını savunmuştur.
Günümüzde kullanılan modern atom teorisi bu modellerin senaaainden oluşmuştur.
Atom Enerjisi
Çekirdeğin bağlanma enerjisi: Bu cümlenin anlamı atomun parçalarını bir arada tutan kütle çekim kuvveti ise protonlardan dolayı oluşan itme kuvvetini eşitleyecek kadar değildir. Bu protonlar ve nötronların kendi aralarındaki etkileşime güçlü çekirdek kuvveti denir.
Çekirdekte kararlılık:
Elektriksel kuvvetlerin çekirdeği dağıtma eğilimine karşı güçlü çekirdek kuvveti ise çekirdeği bir arada tutmaya yöneliktir. Mantıksal olarak proton sayısının çoğalması halinde çekirdeğin bütünlüğünün bozulma tehlikesi oluşacağı görülür. Çekirdek bu durumu ortadan kaldırmak için parçacık fırlatır. Bozunum adı verilen bu olay sayesinde çekirdek bütünlüğünü korur. Bu reaksiyonun gerçekleşebildiği elementlere radyoaktif elementler denir.
Örnek olarak:
Uranyum. Radyum. Plütonyum
Çekirdek bölünmesi:
Radyoaktif elementlerin nötron bombardımanı sonucu parçalanmasına Fizyon denir.
En genel olarak Nötronlarla bombardıman edilen 235U atomu yaklaşık 1/10¹² saniye süreyle kararsız uyarılmış 236U atomunu oluşturur. Bu fazlalık nötron atomun küresel simetrisini bozarak yassı bir yapı oluşturmasına yol açar. Elektriksel kuvvet üstün çıkarak çekirdeğin iki parçaya ayrılmasına neden olur. Reaksiyon sonucu farklı elementler oluşabilir. Bu reaksiyonlar sonucu nötron kaybı olmaz. Fakat asıl kütlede eksilme görülür bu eksilme enerjiye dönüşür. İşte günümüzde kullanılan Nükleer enerjinin büyük bir kısmı bu şekilde elde edilir.
Nükleer reaktörler:
Fizyon enerjisinin kontrollü bir şekilde ortaya çıkarıldığı sistemlerdir. Genel olarak nükleer reaktörleri iki sınıfa ayırabiliriz. Ticari olarak ısı ya da elektrik kaynağı olarak nükleer reaktörler iki şekilde kullanılır. Ayrıca sentetik element üretiminde nükleer füzelerin yapımında kullanılır.
Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan reaktörlerde öz tankı vardır. Çoğu reaktörde nötronları yavaşlatıp zincir reaksiyonu başlatabilmek için moderatör ortamlar vardır.
Reaktörlerde radyoaktif yan ürünlerin kullanılmasında ve tehlikeli atıkların atılmasında çok katı güvenlik kuralları uygulanır.
Nükleer güç tesisleri:
2 Aralık 1941 insanoğlu burada ilk zincir reaksiyonunu başlatarak nükleer enerjiyi kontrollü bir şekilde serbest bırakmayı başarmıştır. Petrolü olmaya ülkeler geç kalmadan nükleer santraller korumaları gerektiğini anladılar. Çünkü petrol kaynakları gittikçe azalmakta ve fiyatları bu azalmalara doğru orantılı olarak yükselmektedir. Nükleer ve hidroelektrik santrallerini yeterli kapasitede olması petrole bağımlılıklarını en aza indirger.
Nükleer santrallerde çok karmaşık aygıtlara ihtiyaç duyulur. Nükleer yakıtın yakıldığı ocak çok iyi kontrol edilmelidir. Bu esnada ortaya çıkan çok büyük miktardaki ısı enerjisini kullanmak için ısı değiştiricilerine ihtiyaç vardır. Aynı zamanda reaksiyondan dışarıya ışın kaçması kesinlikle önlenmelidir.
Türkiye' de Nükleer enerji:
Yurt dışından ithal edilen doğalgaz ve petrol teminindeki güçlükler karşısında Nükleer enerji alternatif bir kaynak olarak devreye girdi. Uzun vadeli üretim programına göre 2005 yılından itibaren Nükleer enerji kullanımına başlanması programını önümüzdeki günlerde devreye girmesi bekleniyor.
Halen ticari Nükleer santrallerin yakıtı durumunda bulunan Uranyum ülkemizde Salihli-Köprübaşı havzasında ve Yozgat-Sorgunda yoğunlaşmış durumdadır. Türkiye' de toplam tabii Metal uranyum rezervi halen 9129 tondur. Eskişehir Sivrihisar'da Dünya' nın en büyük Toryum rezervi bulunmuştur. Bulunan miktar yaklaşık 380.000 tondur. Ülkemizde Toryum rezervlerinin enerjiye dönüştürebilecek teknolojilerinin geliştirilmesi bekleniyor. Böyle bir projeyle ülkemizin ithal enerjiye bağımlı olma zorunluluğu ortadan kalkabilir.
Radyoaktif Artıklar:
"Madde yok edilemez" bu söz bize ne anlatır?
Biz herhangi bir yoldan enerji elde ederken kullandığımız hammaddeyi yok etmiyoruz5 ton ağırlığındadır ve 380 lt lik bir alan işgal eder. Nükleer artıkları %95' i tekrar kullanılmak üzere özel tesislere gönderilir. Geriye kalan yüksek seviyeli artıklar camdan yapılmış silindirler içinde toprak derinliklerine yada okyanus diplerine depolanır.
Nükleer santrallerin çevreye etkileri:
Çevre kirliliği insan hayatının yakından ilgilendiren bir olaydır. masraflı olmakla beraber "Çernobil Nükleer Santrali" kazasının çevrenin geniş çaplı radyoaktif maddelerle kirlenmesine neden olmuştur. Bir Nükleer santralin güvenli sistemlerle dahi insan hatasının göz ardı edilemeyeceği kabul görmektedir.
Nükleer kazalarda iki önemli tehlike söz konusu olmaktadır:
* Radyoaktif maddelerin kazanın meydana geldiği nükleer merkez bölgesinde yoğunlaşması.
* Gaz ve parçacık şeklinde radyoaktif maddelerin nükleer merkez bölgesinin dışına taşarak geniş bir sahayı etkisi altına alması. ( Çernobil Nükleer faciasının Karadeniz bölgesindeki etkisi gibi).
Bu olaylardan ilki diğerinden daha etkili olmakla beraber ikincisi yıllarca etkisini kaybetmemesi açısından daha uzun vadeli bir tehlike teşkil eder. Toprak üzerinde bu etkilerin yoğunlaşmasının asıl sebebi atmosferin depolama ve radyoaktif taneciklerin hava olaylarıyla toprak yüzeyinde birikmesidir. Bu birikim bitkilerin kökleri onlarla beslenen hayvanlara oranda insanlara geçebilecek denizler ) radyoaktif maddelerle kirlenmesi doğanın radyoekolojik dengesinin bozulmasına sebep olur.
Atom bombaları :
Manhattan projesi de büyük bir arazi satın alarak uranyum 238'den uranyum 235 yakıtını ayırmak için gerekli tesisleri kuruldu.
Birçok zorluklar aşılarak Oak Ridge gaz difüzyon tesislerinde Uranyum izotopları ayırma işlemi için gerekli yutucu engelleri geliştirildi ve kuruldu. İlk bomba denemesinde bir miktar Uranyum kütlesi bir başka uranyum kütlesine fırlatılıyor ikisi birlikte kritik kütleyi aşarak patlayıcı kütle haline gelecektir. Sentetik bir element olan Plütonyum kullanılan bir diğer bomba türü de aynı günlerde yapıldı. Bu reaktörlerde ise Plütonyum' u; Uranyum 238 çekirdeklerini nötronlarla bombardıman ederek üretiyorlardı. Ve 16 Temmuz 1945 ' de denendi. Bu patlayan ilk atom bombası olmuştu.
Bu fizyon reaktörlerinin sürekli gerçekleşmesi ise; fizyon reaksiyonlarının her birinin birkaç nötron serbest bıraktığını dolayısıyla zincir reaksiyonun devam etmesi ile mümkündür