Radyoaktiflik Nedir

1
3496
Radyoaktiflik Nedir

Merhaba arkadaşlar sizlere atom ve çekirdeklerden başlayarak, nükleer enerjinin eldesine kadar bir seri yazı grubu oluşturmak istiyorum. Daha önceden atom altı parçacıkları ve temel parçacık dönüşümleri hakkında bilgi vermiştik. İlerleyen zamanlarda yine bu konular ile ilgili bir yazı hazırlayacağım.  Bu günkü konumuz radyoaktiflik ve radyoaktif maddeler üzerine olacaktır.

Antoine Henri BecquerelRadyoaktiflik nedir? Radyoaktiflik kelimesi latincede “radio” ve “activus” kelimelerinden gelmektedir. Radyoaktiflik ne zaman bulundu? Radyoaktiflik, biraz tesadüf eseri, biraz da özenli ve kararlı niteliklerine sahip Antoine Henri Becquerel tarafından uran tuzlarının ışıması 1896 yılında bulunmuştur. Radyoaktifliğinin bulunması gerçekten devrim yaratacak bir buluş idi. Nitekim, atom çekirdklerinin tamamının kararlı olmadığını gösterdi: bunlardan radyoaktif denilen bazı girişken (nüfuz edici) ışınlar biçiminde küçük parçacıklar fırlatıyor, böyle bir yayımdan sonra atomlar yapılarını değiştiriyorlardı (radyoaktif dönüşüm). Buradan, kimyadaki elementlerin gerçekten temel öğeler olmadığı ve atomların daha küçük öğelerden oluşmuş olduğu sonucu çıkarıldı.

Doğal radyoaktif maddelerin araştırılması ve özelliklerinin incelenmesi 20. yüzyılın başında gelişti. Bu gelişmelerden en önemlisi  M. Sklodowska Curie ve Pierre Curie tarafından bulunan 2 yeni element idi. Bu 2 element ise Po ve Ra ( Sırası ile Polonium ve Radium) idi.

Polonyum elementi Radyum elementi

 

 

 

 

 

 

 

Kısa sürede üç radyoaktiflik türünün (alfa, beta ve gama sırasıyla α, β, γ) bulunduğu ve bunların her birine ilgili atom çekirdeklerinde farklı bir dönüşümün tekabul ettiği anlaşıldı. Radyoaktifliğin incelenmesi ve aynı zamanda, oluşturulduğu ışınların incelenmesi ve aynı zamanda oluşturulduğu ışınların kullanılması atom çekirdeklerinin yapısının anlaşılmasına önemli ölçüde yardımcı oldu. Atom çekirdekleri, proton ve nötrondan oluştuğundan basit maddeler değildir.

Proton ve nötronların birleşme şekli, izotop kavramına, çekirdeklerin kararlılık koşullarının incelenmesine ve çekirdekler içinde, etki yapan iki kuvvet türünün (güçlü etkileşim ve zayıf etkileşim) tanımasına yol açtı.

1934 yılında nobel kimya ödülüne sahip fizikçi Frédéric Joliot-Curie çekirdekleri alfa ışınları ile bonbardıman ederek radyonükleidlerin sentezini başlattı. Bu zaman diliminde 30Р [27А1 ((α, n)30Р] yapay yollar ile elde ettiler.  Böylece çok çeşitli uygulamaları olan çok zayıfa radyoaktif izotop üretme imkanı oluştu.  Benzer şekilde bugün başka elementler üzerine, hızlandırılmış yüksek enerjili ağır iyonların (elektronlarından arındırılmış yüksek kütleli atomlar) fırlatabilinmektedir. Böylece yeni çekirdek bileşmeleri elde etmek mümkündür; bunlar çoğu zaman çok kararsızdır ve bazıları doğal radyoaktif maddelerde  veya alfa parçacıkları bonbardımanıyla elde edilenlerde gözlemlenebilenlerden çok farklıdır. İşte bu yolla karbon çekirdekleri yayımı gibi alışılmadık radyoaktiflik biçimleride gözlemlenebilmiştir.

Ardıında 1938 yılında Otto Hahn ve Fritz Strassmann 238U izotopuna nötron bombardımanı yaparak 240U elementini buldular.

Radyoaktifliğin biyoloji ve teknoloji alanında pek çok uygulaması vardır. İhmal edilemeyecek tehlikeleri de olduğu gibi: biyolojik molekülleri tahrip edebilir; böylece canlı varlıklarda zararlı (kanser, kansızlık vb), canlı varlıklarda yararlı ( kanserlerin tedavisi, teşhis vb) sonuçlar doğurabilir. Radyoaktif maddeleri kullanma standartları çok sıkı tutulur ve ülkelerin çoğu, sinai kuruluşlardan bağımsız ve son derece katı gözetim ve denetim sistemleri uygular.

Radyoaktiflik Türleri

Alfa, beta ve gamma: radyoaktiflik helyum çekirdekleri, basit elektronlar veya çok girişken elektromantyetik bir ışıma yayımıyla kendini gösterebilir.

Radyoaktiflik Türleri:

  1. α-bozunma,
  2. β-bozunma,
  3. spontan (kendiliğinden olan) fisyon,
  4. proton, nötron ve iki proton-radyoaktiflik,
  5. iki kademeli radyoaktivite.

Yayımlanan ışımanın yapısına göre ve bu yayımın, yayımlamayı yapan çekirdek içinde oluşturduğu değişikliklere göre radyoaktiflik türlere ayrılır. Bir çekirdek iki tam sayı ile nitelenir: içerdiği nükleon sayısına eşit A atom kütlesi ve proton sayısına eşit Z atom numarası.  Buna göre A-Z farkı nötronların sayısını bize verir. Mesela, plutonyum 244’ün 94 protonu ve 150 nötronu vardır. Yazının başında elementin simgesini bulabilirsiniz.

Alfa ışınları, kütlesi protonun kütlesinden dör kat büyük ve pozitif elektrik yükü protonunkinin 2 katı olan küçük taneciklerden oluşur: bunlar helyum atomunun çekirdekleridir. Aynı tür radyoaktif çekirdeklerden çıkan bütün alfa parçacıkları aynı enerji ile yayımlanır. Bu yayım, çekirdek yapısında bir değişikliğe neden olur: atom numarası iki birim, atom kütlesi ise 4 birim azalır. Bu durum 80 milyon yıllık bir yarı ömürle, uranyum 240 a dönüşen plutonyum 244’ün alfa bozunması sırasında doğrulanmıştır.  Soldan üçüncü pempe tepkime.plutonyum 244 bozunmasıalfa ışıması

Beta radyoaktifliği‘nde, çekirdek negatif negatif yüklü bir elektron yayımlar. Çekirdeğin elektron yükü ve atom sayısı 1 birim artar; ama bir elektronun kütlesi oldukça küçük olduğundan, atom kütlesi hemen hemen aynı kalır. Artı beta denilen bir radyoaktiflik daha vardır; burada bir pozitron (karşıt elektron) yayımlanır, burda çekirdeğin proton sayısı bir birim azalır. Belli bir beta bozunması için yayımlanan bütün elektronlar aynı enerjiye sahip değildir; bu enerji bir tayfına göre dağılmıştır. W. Pauli ve E. Fermi’nin elektronla birlikte aynı anda bir başka parçacığın, bir nötrionun (ν) (veya bir karşıt nötronu) yayımlaması gerektiğini düşünmelerine yol açtı. Bu varsayım beta bozunmasına egemen olan zayıf kuvvet ( veya etkileşim) kuramanın hazırlanmasına imkan verdi. Buna göre; beta radyoaktifliği çekirdeğin nötronlarının protonlara, elektronlara ve karşıt nötrionalara bozunmasından kaynaklanıyordu. Uranyum 240’ın neptünyuma (Np) bozunması örneği, dönüşüm sırasında yalnız atom numarasının etkilendiğini göstermektedir.

beta ışıması

Gamma radyoaktifli‘ğinde çekirdek yüksek enerjili bir foton, yani yüksük parçacık yayımlar. Atomun kimyalsal yapısı değişmez: çekirdek uyarılmış bir durumdan <temel> denen bir duruma geçer. Genellikle uyarılmış çekirdek, önceden alfa, radyoaktif bozunma veya beta bozunması ile üretilmiştir.

Aşağıdaki görselde radyoaktif ışınların etki alanını görebilirsiniz.

radyoaktif ışınların etki alanıBir sonraki yazım radyoaktifllik, tehlikeleri ve korunma yöntemleri hakkında olacak.

Paylaşır mısınız?
Önceki İçerikKara Delikler Nasıl Oluşur
Sonraki İçerikOkçu Balığı – gif
Oğuzhan Mallı
Merhaba Ben Oğuzhan Mallı Mühendis Beyinler sitesinin editörüyüm, Bir süre Karadeniz Teknik Üniversitesinde Elektrik ve Elektronik mühendisliği okuduktan sonra, yurtdışında eğitimime devam etmekteyim. Advanced seviyesinde İngilizce ve Rusça bilmekteyim. Yazılarımda yaptıklarımla, düşüncelerimle ilgili pek çok şey bulabilirsiniz. Yorumlarınız, düşünce ve tavsiyeleriniz benim için çok önemli. Yalnızca “Merhaba, buralardaydım.” demek için dahi olsa vakit ayırıp bıraktığınız her bir yorum için çok teşekkür ederim. Bütün yorumlara cevap vermeye çalışıyorum.

1 Yorum

Düşünceleriniz Nedir?