Ana Sayfa Nükleer Enerji Mühendisliği Nükleer Parçalanma ve Kaynaşma

Nükleer Parçalanma ve Kaynaşma

Merbaha arkadaşlar, daha önceden de dediğim gibi; atom ve çekirdeklerden başlayarak, nükleer enerjinin eldesine kadar bir yazı dizisi hazırlamak istiyordum. Öncekim yazım; radyoaktiflik nedir idi. Bu yazımda nükleer parçalanma ve nükleer kaynaşma hakkında bilgiler vereceğim.

Alman Fizikçiler O.Hahn ve F.Strassmann, 1938 yılına doğru, uranyum çekirdeği gibi bazı iri atom çekirdeklerinin bir nötron soğurduktan sonra çok kararsız duruma geldiğini gözlemlediler. Söz konusu atom çekirdekleri belli miktarda enerji yayarak eşit olmayan parçalara bölünüyor ve bu enerjinin etkisiyle büyük bir hızla bu parçaları fırlatıyordu. Bu olaya nükleer parçalanma (fisyon) adı verildi.

Nükleer Parçalanma Nedir

Bir atom çekirdeğinde protonlarla nötronlar birleşerek bir bütün oluşturur; bunların bağ enerjileri büyüdükçe, bütünün kararlılığı yükselir. Bağ enerjisi, çekirdeğin kütlesinin, içerdiği protonlarla nötronların bireysel kütlelerinin toplamından daha küçük olmasından kaynaklanır (enerji ile kütle, ünlü E = mc2 formülüne göre eşdeğerdir). Çok büyük veya çok küçük çekirdeklerin nükleon başına bağ enerjileri, ortalama boydaki atomların, mesela demir atomlarının bağ enerjilerinden daha düşüktür. Parçalanma, çok iri bir çekirdeğin daha küçük parçalara halinde kırılması demektir. Bu parçalar da atom çekirdekleridir ve çoğu ilk çekirdekten daha kararlıdır. Benzer çekirdekler değişik parçalar vererek kırılabilir; ama pek çok durumda parçalanma, ayrıca belli sayıda nötron da üretir. Bu nötronlar da bir atoma girerek yeni bir parçalanmaya yol açabilir. Bazı koşullarda parçalanmalar zincirleme tepkimeler biçiminde denetlenebilir düzende (nükleer santraller ve atom pilleri) birbirini izleyebilir veya denetim dışında oluşarak patlama etkisi gösterebilir (atom bombası denen nükleer silahlar).

Nükleer Parçalanma

Parçalanmanın tersine nükleer kaynaşma (füzyon), çok hafif iki çekirdeği birleştirerek daha ağır bir çekirdek oluşturmak ve bu şekilde açığa çıkan bağ enerjisini kullanmaktır. Elde edilen ağır çekirdek, başlangıçtaki çekirdeklerden daha kararlıdır. İlke olarak kaynaşma, doğada oldukça yaygın olan çekirdekleri kullanarak büyük bir enerji elde edebilir. Ama bu enerjinin açığa çıkarılması oldukça zordur. Gerçekte çekirdekler pozitif elektrik yükü taşır ve birbirini iter. Bunların kaynaşmasını sağlamak için bu itmeyi yenebilecek büyüklükte bir enerji vermek gerekir; bu enerjinin, çekirdeklerin çarpışmasını sağlayacak boyutlara ulaşması gerekir. Gereken enerji 20-30 milyon derecelik sıcaklığa eşdeğerdir. Kaynaşma tepkimesine girecek maddeyi taşıyacak hiçbir katı malzeme bu sıcaklığa dayanamaz. Kaynaşma, patlayıcı madde biçiminde çok daha kolay elde edilebilir; bu amaca ulaşmak için bir atom bombasını patlatarak hafif atomları ısıtmak yeterlidir. Buna hidrojen bombası denir. Denetimli kaynaşmaysa, büyük çaba harcanmasına rağmen henüz elde edilememiştir.

Nükleer kaynaşma

Enerji ve Atom Çekirdekleri

Nükleer enerji nötronlarla protonları bağlayan enerjiden kaynaklanır. Kullanılan çekirdeklere göre, bu enerjiyi elde etmenin iki farklı yolu vardır.

Nükleer santrallerde en yaygın yakıt, uranyum 235( 235U) çekirdeklerinden oluşur. Bu çekirdekte ortalama bağ enerjisi, nükleon başına 7,55 MeV’tur ve içine bir nötron girdiği zaman kendiliğinden daha küçük iki çekirdeğe bölünür. Daha küçük olan yeni çekirdekler için bağ enerjisi yaklaşık olarak nükleon başına 8,45 MeV’tur. Demek ki, böyle bir parçalanma nükleon başına 8,45-7,55=0,9 MeV’luk veya çekirdek başına 211,5 MeV’luk(235 kere daha fazla) bir enerji sağlar; bu değerse parçalanabilir maddenin gram başına 7*1010 joule’luk bir enerjiye denktir. Bir karşılaştırma yapmak için bir gram kömürün yanması sonucunda 3,3*104 joule’luk bir enerji açığa çıktığını belirtelim. Nükleer santrallerin termodinamik veriminin zayıf olmasına rağmen (üretilen enerjinin üçte ikisinden fazlası kaybedilir), bilanço önemli ölçüde pozitiftir. Askeri alanda nükleer patlayıcılar, eşit kütleli klasik patlayıcılara göre 10 000 ile 100 000 kere daha büyük tahrip gücüne sahiptir.

atom bombası

d + t à 4He + n şeklinde gösterilen bir kaynaşma tepkime (bir döteryum çekirdeğiyle bir trityum çekirdeği kaynaşarak bir helyum 4 çekirdeği ve bir nötron verir), yaklaşık olarak 17,4 MeV’luk bir enerji açığa çıkarır. Bu da gram başına 28*1010 joule’luk enerjiye eşdeğerdir. Gelecekte teknik açıdan başarıya ulaşılabilirse, enerji bilançosu elverişli olacağa benzemektedir.

Çok yüksek görünen bu enerji verimiyle sakıncalar arasında bir denge kurmak gerekir. Bu sakıncalar arasında enerji kaynaklarının toplanması, radyoaktif kirlenme tehlikesi, denetimden çıkma tehlikesi, büyük teknik karmaşıklık vb sayılabilir.

Nükleer Parçalanma ve Kaynaşma

Atom çekirdeklerinden enerji elde etmek için iki yöntem:

Nükleer enerji, atom çekirdekleri içinde protonlarla nötronların birbirine bağlayan enerjidir. Bu bağ enerjisi göz önüne alınan çekirdeğe göre değişir. Döteryumun bağ enerjisi helyumun bağ enerjisinden daha düşük olduğundan, bu iki maddenin kaynaşması sonucundan açığa çıkacak enerji, iki maddenin enerjileri arasında ki farka eşittir. Aynı şey uranyumun parçalanma sırasında oluşan daha hafif çekirdeklerin bağ enerjileri, uranyumunkinden daha büyüktür. Ağır bir çekirdeğin parçalanması için düşük enerjili bir nötron soğurması gerekir. Kısa bir süre içinde ve yeterli kütlede parçalanabilir madde bir araya gelirse, zincirleme tepkime başlayabilir: buna atom bombası denir. Tahrip gücü çok daha yüksek olan hidrojen bombası, hidrojen izotopları olan hafif çekirdeklerin kaynasması ve bir patlama tepkimesine dönüşmesi için çok büyük miktarda enerji gerektirir (genellikle bir atom bombasıyla sağlanır); aynı kaynaşma tepkimeleri her an bütün yıldızların merkezinde oluşmaktadır. Kaynaşma enerjisini denetim altına alma başarısına henüz ulaşılamadı.

Hidrojen bombasını ilk olarak amerikalılar tarafından denemiştir. 1952 yılında denenen hidrojen bombası, Amerika’nın Hiroşimaya attığı atom bombasından 1000 kat daha kuvvetlidir. Bundan 10 yıl sonra Sovyetlerde hidrojen bombası denemesinde bulunmuşlardır. Bu hidrojen bombası amerikanın hiroşimaya attığı bombanın 3.800 kat daha güçlüdür.

Aşağıda ki videoda ise sovyetlerin kullandığı hidrojen bombasının çekimleri bulunmaktadır.

Bir sonraki yazılarım nükleer parçalanma nedir ve nükleer kaynaşma nedir olacak. Bu kavramları daha da derinlemesine inceleyeceğiz.

arıcılık malzemeleri
Oğuzhan Mallı
Oğuzhan Mallı
Merhabalar, ben Oğuzhan Mallı Mühendis Beyinler sitesinin kurucusuyum. Yazılarımda yaptıklarımla, düşüncelerimle ilgili pek çok şey bulabilirsiniz. Yorumlarınız, düşünce ve tavsiyeleriniz benim için çok önemli. Vakit ayırıp bıraktığınız her bir yorum için teşekkür ederim.

1 Yorum

  1. Ya ne lüzum var?
    Uranyum-ısı-buhar-türbin-jeneratör-elektrik
    Bu sistem çok uzun ve hantal.
    Direkt nükleer enerji ve elektrik.
    Yani alfa,beta,gama,nötron ve elektrik.
    Ne bileyim gene nükleer kaynaktan başka bir güç ve hemen elektrik.
    Böyle bir nükleer madde yok mu?
    Uçan dairelerde kullanıldığı söyleniyor.Bilmiyoruz?
    Çekirdekten çıkan nükleer güç direkt elektrik üretemez mi?
    Gerçi bu elektrik doğru akım olacaktır ama olsun.
    Şehirlere gönderilecekse AC ye dönüştürülür.
    Gerçi doğru akım olarak da birçok alanda kullanmak mümkün.
    Örneğin ulaşım araçlarında.
    Nükleer yakıtı koy,DC motoru çalıştırsın.
    Bir daha 10 sene yakıt alma.
    Hele benzinciye hiç uğrama.
    Apartmanın bodrum katına koy.Bedavaya ısın.
    AC dönüştürücü ile elektriği bedavaya kullan.
    Diyeceksin ki radyasyon.
    Bilim adamları isteseler bu güç kaynağını öyle bir kılıf içine koyarlar ki dışarıya
    zerre kadar radyasyon sızmaz.
    Al sana sonsuz enerji.

Düşünceleriniz Nedir?

Lütfen yorumunuzu buraya yazınız.
Lütfen isminizi buraya yazını.

Yazar Ol arıcılık malzemeleri Proje Yönetimi

Yeni Yazılar

Giyilebilir Teknoloji Ürünleri

Teknoloji hayatımızın bir parçası olmaktan çıktı artık teknoloji hayatımız oldu. Yeni teknolojiler geliştirildikçe var olan teknolji ve teknolojik aletlerde gelişiyor ve değişiyor. Örnek olarak...

Antioksidan Nedir Görevleri Nelerdir

Canlı vücudu sürekli bir oksidatif stres altında bulunur. Oksidatif stres oksidan ve antioksidanlar arasındaki dengesizlik olarak tanımlanabilir. Bu dengesizliğe neden olan şey ise oksijenin vücutta ikiye ayrılması ve çift halde bulunamamasıdır. Bu...

Genetik Mühendisliğinin İnsanlığa Yarar ve Zararları

İnsanlığın, kalıtsal özellikleri kontrol altına alması ihtiyacından doğmuş genetik mühendisliği ilk kez 1972’de ortaya çıkmıştır ve gelişmiş ülkelerde oldukça değerli bir meslektir. Canlılarda bulunmakta...

RTX 3000 Serisi Ekran Kartlarının Başarısı

nVidia yeni nesil ekran kartlarında oldukça büyük bir başarı yakaladı. Her ne kadar ekran kartını dağıtan firmalarda bazı teknik detay sorunları yaşansa da performansın...

Mühendislik Maaşları

Adli Bilişim Mühendisliği Maaşları

Adli bilişim mühendisliğinden mezun olan öğrencilerin iş olanakları fazlasıyla geniştir. Geleceğin mesleği olarak görülen bu mühendislik bölümünden henüz mezun sayısının az olması, mezun olan...

Elektrik Elektronik Mühendisliği Maaşları

Merhabalar bu yazımda elektrik elektronik mühendisliği maaşları hakkında internetten yaptığım bazı araştırmalar sonucu edindiğim bilgiler doğrultusunda sizlere bilgi vereceğim. Bu bölümü bitiripte çalışan arkadaşlar...

Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Maaşları

Endüstriyel tasarım mühendisliği nedir ve ne iş yapar? Lise öğretiminden mezun olan öğrenciler yükseköğretime geçiş sınavına girecek ve bu bölüm endüstriyel tasarım mühendisliği maaşları...

Su Ürünleri Mühendisliği Maaşları

Su ürünleri mühendisliği son dönemlerin en ilgi çeken mesleklerinden biri haline gelmiştir. Son dönemler en sık ihtiyaç duyulan su ürünleri mühendisliği için ilgili üniversitelerin...