NÜKLEEER ENERJİ

 

         Bir nükleer tepkimede, yani her hangi bir atom çekirdeğinde bazı değişikliklere yol açan bir tepkimede açığa çıkan enerjiye nükleer enerji yada çekirdek enerjisi denir. Nükleer enerjiyle ilgili kimyasal ve fiziksel olgulara ilişkin olarak: Atom; Elektron; Molekül; Nötron; Proton; Quartz, Mezon; Muonlar; Radyoaktiflik ve temel parçacıklar maddelerine vardır.

         Normal bir kimyasal tepkimede, bu tepkimeye giren atomların yalnızca en dıştaki bazı elektronları arasında alışverişler gerçekleşir; yani, elementlerin atomları birbirleriyle birleşerek molekülleri oluştururken değişmeden kalırlar. Kimyasal tepkimeler sırasında, maddedeki atomların yerleşiminden kaynaklanan kimyasal enerjinin bir bölümü açığa çıkabilir; yanma olayı bu tür tepkimedir. Nükleer tepkimede ise, atomun tam ortasında bulunan, nötron proton, quartz vs. oluşan atom çekirdeği değişikliğe uğrar ve bu tür tepkimeler sırasında atom kütlesinin bir bölümü enerjiye dönüşür. Nükleer tepkimede, herhangi bir kimyasal tepkimede açığa çıkabilecek olanların milyonlarca katı kadar enerji açığa çıkar ve kimyasal tepkimeden farklı olarak, bir element başka bir elemente dönüşür.

         İki tür nükleer tepkime vardır. Çekirdek bölünmesi (Nükleer Fisyon) ve çekirdek kaynaşması (Nükleer Füzyon).

 

İLKELER:

 

         Genel olarak Einstein’ın E = mc2 formülü ( c, ışığın boşluktaki yayılma hızı) uyarınca, bir sitemin W enerjisi ile m kütlesi arasında bir eşdeğerlik vardır. Dolayısıyla, bir sistem enerji açığa çıkması için kütle yitirmesi gerekir. Bu durum özellikle atom çekirdeklerinin başkalaşımlara uğradığı bütün tepkimeler için geçerlidir. Ancak nükleer enerjiden söz edildiğinde, daha özel olarak, uygulamada kullanılabilir enerji kaynakları gerçekleştirmeye olanak veren belli başkalaşımlardan yararlanma yoluna gidilir.

         Atom çekirdekleri nükleonlardan ( nötron ve pozitif yüklü proton, Quartz, mezon, müonlardan ) oluşur.   Z porton ve N nötron olan bir çekirdek göz önüne alalım. Bir çekirdeğin kohezyonu Z+N nükleon arasında var olan ve bunları bir arda tutan kuvvetlerden kaynaklanır. Bu çekirdeğin Z+N nükleondan yeniden oluşturulduğu düşünülürse, bu kohezyon kuvvetlerin yaptığı iş, çekirdeğin bağlanma enerjisi denen belli nicelikte bir enerji verir: bir grafik üzerinde, çeşitli atom çekirdeklerinin Z+N nükleon sayısı ( yada A atom numarası) en hafif çekirdek hidrojenden, en ağır çekirdeklere dek her çekirdeğin nükleer başına ortalama çekirdek enerjisi de kordinat eksenine taşındığında aşağıdaki şekilde görülen eğriyi veren noktalar kümesi elde edilir. Bu eğrinin maksimum noktası yaklaşık 6 nükleon içeren çekirdekler için 9 MeV’a yakın bir noktadan geçer. Bu grafik incelenirse kütlesi daha büyük bir çekirdek oluştururken iki hafif çekirdeğin kaynaşması sağlandığında, işlem sonucunda bir enerji kazandığı görülür. Çünkü nükleon sayısı değişmemiş ve nükleon başına bağ enerjisi artmıştır. Aynı şekilde bir ağır çekirdeğin orta kütleli iki parça halinde parçalanması gerçekleştirildiğinde, yine bir enerji açığa çıkar.

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


TARİHÇE:

 

         1934’ten başlayarak Avrupa’nın birçok lâboratuarında sürdürülen araştırmalar sonucunda, 1938’de Alman Hahn ve Strassmann parçalanma tepkimesini buldu. Bu yeni olayı Fransa’da Halban, Joliet-Curie, Kowarski, F. Perrin ekibi, İngiltere’de Frisch, Amerika’da Fermi inceledi. 1939’da Fransız ekibi, parçalanma sırasında nötronların yayımlandığını ve bunların sayısının zincirleme bir tepkimeyi göstermek için yeterli olduğunu gösterdi; bu ekip böylece bu tepkimeyi bir ağır su ve uranyum bütünü içinde gerçekleştirmek için planlar hazırladı. Savaş Fransa’daki araştırmaları durdururken, Büyük Britanya sonra Amerika ve Kanada’dakileri hızlandırdı. Araştırmalar daha çok atom silahları gerçekleştirmek yönünde gelişti ve 16 Temmuz 1945’te ABD’deki Yeni Meksika eyaletinde ilk nükleer patlama ve 1945 Ağustosunda Hiroşima ve Nagasaki ’ye atılan atom bombardımanı ile sonuçlandı. İlk nükleer reaktörü ( o  zamanlar atom pili deniliyordu) Fermi ekibi 2 Aralık 1942’de Chicago’da gerçekleştirdi. Bu bir grafit ve uranyum istifinden oluşuyordu. Parçalanmayla ilk elektrik enerjisi üretimi, 1951’de ABD’de Arco’da oldu ve 1954’te Ruslar Obninsk’te 5000 kw’ lık küçük bir elektrik santrali çalıştırmaya başladı. ABD’de nükleer itmeli bir denizaltı olan Naitulus 1954 eylülünde hizmete girdi. 1951 ve 1952 de gerçekleştirilen ilk iki küçük denemeden sonra 1 Mart 1954’te Amerikalılarca Bikini ’de başarıyla denendi. Türkiye’de ilk nükleer çalışma ve araştırmalar 1962’de İstanbul’da Küçük çekmece Gölü kıyısında kurulan 1 MW’ lık TR-1 araştırma reaktörüyle başladı. 1980’de bu reaktörün gücü 5 MW’ ta çıkarıldı. (TR-2), U235’ce % 93 lük zenginlikte yakıt kullanan havuz tipi bu reaktörde, çekirdek fiziği araştırmaları, radyoizotop gibi çalışmalar yapılmaktadır. 1990’ın sonuna doğru Türkiye’de elektrik enerjisi üretmek üzere nükleer santral yapımı için çalışmalar sürdürülmektedir.