Fisyon Nedir?
Atomlar arası etkileşime çekirdek dahil olduğu zaman çekirdek tepkimeleri meydana gelir. Bu tepkimelere nükleer tepkimeler de denir. Fisyon olayı nükleer tepkimelerin sonucudur. Bu yazıda fisyon nedir sorusuna cevap arayacak ve fisyon olayı üzerinde duracağız.
Atom çekirdeğindeki parçacıkları bir arada tutan güçlü nükleer kuvvet vardır. Bu nedenle atomun çekirdeğinde müthiş bir enerji saklıdır.
Fisyon olayı büyük bir enerji kaynağıdır. Ancak kullanımı güvenlik açısından büyük riskler taşır.
Fisyon Nasıl Gerçekleşir?
Bir atom çekirdeğinde protonlar ve nötronlar bulunur. Fisyonda, çekirdek radyoaktif bozunma yoluyla ya da nötrinolar olarak bilinen diğer atom altı parçacıkları tarafından bombardımana tutulduğunda parçalanır.
Parçalanmanın sonucu olarak ortaya çıkan diğer parçacıklar seri halde diğer atomlara saldırır. Böylece diğer atomların çekirdekleri de ayrılır. Radyoaktif etkinin sonucu olarak da kütlenin bir kısmı enerjiye dönüşür. Böylece kütlede azalma olurken müthiş bir enerji çıkışı sağlanır.
Kontrollü fisyon, bir nötrino parçacığı ile bir atomun çekirdeğini bombardıman ederek onu iki küçük, benzer boyutta çekirdek haline getirdiğinde oluşur. İlk parçalanmadan itibaren ortaya çıkan enerji ilk verilen enerjiden 200 kat daha fazladır. Bu nedenle en az iki nötrino parçacığı daha meydana gelir. Ortamdaki nükleer malzemenin tükenmesine kadar bu süreç devam eder.
Nükleer santrallerde kontrollü fisyon olayıyla büyük miktarda enerji elde edilir. Ancak nükleer santral için güvenlik koşulları çok önemlidir. Çünkü elde edilen enerji miktarı çok büyük olmakla birlikte kullanılan malzeme de radyoaktiftir ve zararlıdır.
Atomu parçalamak için kararsız atomu seçmek gerekir. Çekirdeğinde az sayıda parçacık içerek atomlar genellikle daha kararlı yapıdadır. Bu nedenle atom numarası yüksek elementler daha çok radyoaktiftir. Zenginleştirilmiş uranyum nükleer çalışmalar için önemli bir malzemedir.
Atom Enerjisinin Keşfi
1938'de Alman fizikçi Otto Hahn ve Fritz Strassman ağır elementler üretmek için bir uranyum atomunu nötronlarla boğdular. Şaşırtıcı bir şekilde ikisi de başlattığı uranyumdan önemli ölçüde daha küçük olan baryum ve kripton elementlerine atomu parçaladılar.
Hitler'in ülkesini istila etmesinden sonra İsveç'e kaçan Avustralyalı fizikçi Lise Meitner, bölünmenin de enerji açığa çıkardığını fark etti. Fisyon, bir çarpışmaya neden olan her nötron için en az iki nötron ürettiğini tespit etti.
Sonunda fizikçiler, her yeni serbest kalan nötronun, en az iki tane daha fazla reaksiyona neden olabilecek iki ayrı reaksiyon meydana getirdiğini fark etti. Tek bir etki, daha fazla enerjinin serbest bırakılmasını sağlayan bir zincirleme reaksiyon başlatabilirdi.
Bu sayede fisyon ile ilgili bilgimiz gün geçtikçe gelişti ve zamanla nükleer santrallerde defalarca test edilme imkanı buldu.
Fisyon ve Nükleer Silahlar
Fisyon olayı çok büyük bir enerji açığa çıkardığı için bir silah fikri olarak da kullanılmak istenmiştir. Çekirdek patlaması olan fisyon atom bombası mekanizmasıdır.
Atom bombası fisyon mudur yoksa füzyon mudur diye merak edenlere de cevap verelim. Çünkü bu ikisi hep karıştırılmaktadır.
Şunu da belirtelim ki hidrojen bombası atom bombasına göre haya edilemeyecek kadar daha büyük enerji demektir.
1945 yılında İkinci Dünya Savaşı’nın bitiminde teslim olmayan Japonya’ya Amerika Birleşik Devletleri 2 adet atom bombası attı. Atılan şehirlerde patlama anında yüz binlerle ölçülecek sayıda insan öldü. Patlamanın gerçekleştiği yerde taşlar bile buharlaştı. Japonya’da silahların etkili olduğu radyoaktif kirlenmenin izleri bugün de devam etmektedir.
Bugün nükleer silah üretmek ve bulundurmak bir suçtur. Ancak buna rağmen birçok ülkenin nükleer silah araştırması yaptığı bilinmektedir.
Nükleer silahları geçtik bir nükleer santralden sızma olması bile milyonların yaşamanı tehlikeye atabilir. Çernobil faciasında yaşananların etkileri bugün hala devam etmektedir.
Fisyon Tepkimesi Denklemi
Fisyon nedir kısaca anlattık. Şimdi de tepkime denklemini vererek biraz daha işi anlaşılır bir noktaya taşıyalım.
Yukarıda verilen fisyon tepkimesi denkleminde fisyon olayı çok basit bir şekilde gösterilmiştir. Uranyuma fırlatılan bir nötronun atomu parçalayarak kripton ve baryum ortaya çıkardığı görülmektedir.
İlk durumda gönderilen bir nötrona ek olarak iki nötron taneciği daha ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle tepkimenin kendi kendini zincirleme bir şekilde devam ettirmesi mümkün olmaktadır.
Etiketler: