NÜKLEER ENERJİ NEDİR? Ağır radyoaktif (Uranyum gibi) atomların bir nötronun çarpması ile daha küçük atomlara bölünmesi (fisyon) veya hafif radyoaktif atomların birleşerek daha ağır atomları oluşturması (füzyon) sonucu çok büyük bir miktarda eneji açığa çıkar. Bu enerjiye nükleer enerji denir. Nükleer reaktörlerde fisyon reaksiyonu ile edilen enerji elektriğe çevrilir. Güneşteki reaksiyonlar ise füzyon reaksiyonudur. Bu reaksiyonun yarattığı sıcaklık fisyon reaksiyonundakinden çok daha fazladır (birkaç milyon derece santigrad). Bu yüzden bu sıcaklığı kontrol edebilecek bir füsyon reaktörü henüz kurulamamıştır. Atom, Fisyon, Füzyon, Zincirleme Tepkime (Reaksiyon) Nedir? Atom Bir elementin kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük parçasına atom denir. Evrende bilinen bütün maddeler (kozmik madde, yüksek enerjili madde ve anti madde hariç), pozitif yüklü bir çekirdek ve etrafında dönen negatif yüklü elektronlardan oluşan yaklaşık 100 farklı atomdan meydana gelmektedirler. Atomun çekirdeği ise nükleon olarak adlandırılan ve elektronlara göre yaklaşık 2000 kat daha ağır olan, artı yüklü proton ve yüksüz nötronlardan oluşmaktadır. Dolayısıyla bu üç parçacık, etrafımızdaki sonsuz çeşitlilikteki maddenin temel yapı taşlarıdır. Şu andaki bilgilerimiza göre elektronlar, kendilerini oluşturan alt parçacıklar olmadığından temel parçacık olarak kabul edilirler. Nükleonlar ise, elektronun "-1" yüklü olduğu varsayıldığında, "+2/3" veya "-1/3" elektrik yükünde olan quark adı verilen üç alt parçacıkdan oluşmuşlardır. Molekül: Doğada atomlar genellikle daha kararlı enerji seviyelerinde bulunmak amacıyla yörüngelerinde bulunan elektronları başka atomlarla paylaşırlar. Atomların bir araya gelmesi ile moleküller oluşur. Bir elementte aynı cins atomlar tek olarak veya moleküller halinde biraradadır. Kimyasal Tepkime: İki veya daha fazla sayıda madde biraraya geldiğinde, moleküllerdeki atomların aralarında yeniden düzenlenmesine kimyasal tepkime denir. Bu sırada elektronların paylaşılması da değişir. Kimyasal tepkimelerin bir özelliği, ilgili atomların çekirdeklerinde bulunan parçacık sayısının tepkime sırasında değişmemesidir. Çekirdek Tepkimesi: Kimyasal reaksiyonların aksine atomların çekirdeklerinde bulunan parçacıkların kendi aralarında veya dışardan gelen bir etki sonucunda değişimleri sonucunda çekirdek tepkimeleri oluşur. Çekirdek tepkimesi sonucunda eğer proton sayısı değişiyor ise farklı bir elemente ait bir atom oluşmuş olur. Fisyon (Çekirdek Parçalanması): Fisyon bir nötronun, uranyum gibi ağır bir element atomunun çekirdeğine çarparak yutulması, bunun sonucunda bu atomun kararsız hale gelerek daha küçük iki veya daha fazla farklı çekirdeğe bölünmesi reaksiyonudur. Dolayısıyla Fisyon, bir çekirdek tepkimesidir. Parçalanma sonucunda ortaya çıkan atomlara fisyon ürünleri denir. Bunların bazıları radyoaktiftir. Bir nötron yutulması ile başlayan fisyon tepkimesi sonucunda, büyük miktarda enerji ile birlikte, birden fazla nötron ortaya çıkar. Çekirdek tepkimeleri sonucunda açığa çıkan enerji, kimyasal tepkimelere göre yaklaşık bir milyon kat düzeyinde daha fazladır. Zincirleme Reaksiyon: Fisyon sonucunda ortaya çıkan nötronların, ortamda bulunan diğer fisyon yapabilen atom çekirdekleri tarafından yutularak, onları da aynı reaksiyona sokması ve bunun ardışık olarak tekrarlanmasıdır. Kontrolsuz bir zincirleme reaksiyon, çok çok kısa bir süre içinde çok büyük bir enerjinin ortaya çıkmasına neden olur. Atom bombasının patlaması bu şekildedir. Nükleer santrallarda ise zincirleme reaksiyon kontrollu bir şekilde yapılır. Bu kontrolun kaybedilerek nükleer yakıtın bir bomba haline dönüşmesi fiziksel olarak olanaksızdır. Atom Bombasının Yıkıcı Etkileri (Quicktime Player'i indir) Füzyon (Çekirdek Birleşmesi): Hafif radyoaktif atom çekirdeklerinin birleşerek daha ağır atom çekirdeklerini meydana getirmesi olayıdır. Füzyon tepkimesinde ortaya çıkan sıcaklık çok daha büyüktür. Güneşteki tepkimeler bu gruba girer. İLK NÜKLEER TEPKİMEYi KİM BULDU? Einstein, 1905 yılında E=mc2 formülü ile fisyon sonucu açığa çıkabilecek enerji konusunda öngörüde bulunmuştu. Daha sonra 1930 yılında bu öngörü deneysel olarak Otto Hahn, Lise Meitner ve diğerleri tarafından doğrulandı. Dünyadaki insan yapısı ilk nükleer reaktör 1942 yılında Enrico Fermi’nin yürüttüğü bir proje sonucunda Amerika Birleşik Devletleri' nin Chicago, Illinois kentinde kuruldu. Ancak, dünyadaki ilk nükleer reaktörün ortaya çıkışı milyonlarca yıl öncesine dayanmaktadır. Afrika'da Oklo, Gabon’daki bir uranyum madeninde, yeraltı sularının da maden içinde bulunması nedeniyle doğal bir nükleer reaktör oluştuğu ve binlerce yıl ısı ürettiği son yıllarda ortaya çıkarılmıştır. Her iki reaktör de fisyonu kullanarak ısı üretmiş fakat hiçbiri elektrik üretmemiştir. Elektrik üreten ilk ticari nükleer güç santralı Shippingport, Pennsylvania'da (ABD) kurulmuş ve 1957'de işletmeye girmiştir. Fisyon kullanılarak üretilen ilk elektrik ise, Aralık 1951'de Arco, Idaho’daki Deneysel Üretken Reaktöründe elde edilmiştir.