Ana Sayfa Fizik Nükleer Reaktör Nedir

Nükleer Reaktör Nedir

Merhaba arkadaşlar bugün sizlere nükleer reaktör nedir ve kurulan ilk nükleer reaktör ün çalışma prensibini anlatacağım. 235U çekirdeği fisyona uğradığında, olay başına ortalama olarak yaklaşık 2,5 nötron yayınladığını görmüştük. Bu nötronlar, diğer nük­leonları fisyona maruz bırakmak için tetikleyebilir (Şekil 45.3). Hesaplamalar, zincirleme reaksiyonun, kontrol edilmemesi durumunda (yani reaksiyon yavaşça gerçekleşmezse), çok büyük enerji yayımı ile birlikte, şiddetli patlamala­ra neden olabileceğini göstermiştir. Bu 1945 de kontrolsüz fisyon reaksiyonu ile patlatılan ilk nükleer bomba tipinin arkasındaki prensiptir. Ancak reaksi­yon kontrol edildiğinde, açığa çıkan enerji uygun bir şekilde kullanılabilir. Örneğin Amerika Birleşik Devletlerinde kullanılan elektriğin %20 si nükleer enerji santrallerinden elde edilmekte ve Fransa, Japonya, Almanya gibi diğer birçok ülke nükleer enerjiyi büyük oranlarda kullanmaktadırlar.

nötron yakalanması
Şekil 45.3

Bir nükleer reaktör, kendi kendine yeten zincirleme reaksiyon olarak bi­linen reaksiyonu devam ettirmek için düzenlenmiş bir sistemdir. Bu önemli olay, ilk defa 1942’de Şikago Üniversitesinde Fermi tarafından doğal uranyum ile gerçekleştirilmiştir. Bugün çalışır durumdaki pek çok reaktör de uranyu­mu yakıt olarak kullanır. Doğal uranyum, sadece 238U izotopunun % 99,3’ünü ve 235U izotopunun %0,7’sini içerir. Bu bir reaktörün çalışmasında önemlidir. Çünkü 238U izotopu hemen hemen hiç fisyon yapmaz. Bunun yerine, neptünyum ile plutonyum üretmek üzere nötronları soğurmaya eğilimlidir. Bu ne­denle, reaktör yakıtları, 235U izotopunun yüzde birkaçını içermesi için suni olarak zenginleştirilmek zorundadır.

Kendi kendine devam eden bir zincir reaksiyonu gerçekleştirmek için, or­talama olarak 235U fisyonundan atılan nötronlardan birisinin diğer 235U çekir­deği tarafından yakalanması ve onun fisyona uğramasına sebep olması gere­kir. Reaktör işleyişinin seviyesini belirten yararlı bir parametre, tekrar üretme sabiti K dır. Bu sabit, başka bir olaya sebep olacak her bir fisyon olayında or­taya çıkan ortalama nötron sayısı olarak tanımlanır. Gördüğümüz gibi K, uranyumun bölünmesinde maximum 2,5 değerine sahip olabilir. Bununla birlikte, pratikte K biraz sonra tartışacağımız değişik faktörlerden dolayı bu değerden küçüktür.

Kendi kendine devam eden bir zincirleme reaksiyon K = 1 olduğunda gerçekleştirilir. Bu şart altında reaktörün kritik olduğu söylenir. K < 1 ise reaktör kritik altıdır ve reaksiyon durur. K>1 ise reaktörün kritik değerin üstün­de olduğu söylenir ve reaksiyon hızlıdır (kaçaktır). Bir kamu şirketi için güç sağlamada kullanılan bir nükleer reaktörde, K nın 1 den az yüksek bir değer­de tutulması gerekir.

Herhangi bir reaktörde, fisyonda üretilen nötronların bir kısmı diğer fisyon olaylarını başlatmadan önce özden dışarıya sızarlar. Sızma miktarı çok bü­yük ise reaktör işlemeyecektir. Reaktör küçük ise kayıp yüzdesi büyüktür. Çün­kü sızma, yüzey alanının hacime oranının bir fonksiyonudur. Dolayısıyla, re­aktör dizaynının kritik bir özelliği, yüzey alanının hacme oranından, doğru olanı seçmektir.

Fisyon olaylarında açığa çıkan nötronlar çok yüksek enerjilerdedir, kine­tik enerjileri yaklaşık 2 MeV dir. Bu nötronları, diğer 235U çekirdekleri tarafın­dan yakalanabilmeleri için termal enerjilere yavaşlatılmaları gereklidir. Çünkü nötronun yakalanma olasılığı enerjinin azalmasıyla art­maktadır. Nötronları yavaşlatma işlemi, yakıtı, yavaşlatıcı bir madde ile kuşata­rak gerçekleştirilir.

Kurulan İlk Nükleer Reaktör ün Çalışma Prensibi

Şekil 45.3 Dünya’nın ilk reaktörünün görünüşü. Savaş zamanındaki gizlilikten dolayı reak­törün tamamının fotoğrafı yoktur. Reaktör uranyum serpiştirilmiş grafit katmanlarından oluş­muştur. Kendiliğinden bir zincir reaksiyon ilk olarak 2 Kasım 1942 de gerçekleştirildi. Başarı, te­lefonla şu mesaj verilerek hemen Washington’a bildirildi: “İtalyan denizci Yeni Dünya’da karaya çıktı ve oradaki halkı oldukça yakın buldu.” Tarihi olay, Şikago Üniversitesinin içindeki batı standının altında bulunan raket avlusundaki uydurma bir laboratuvarda gerçekleştirildi. İtalyan denizci Fermi’yi temsil ediyordu. (Courtesy of Chicago Historical Society)

Kurulan ilk nükleer reaktör de, Fermi yakıt elemanları arasına grafit (karbon) tuğlaları yerleştirdi. Karbon çekirdekleri, nötronlardan kütlece 12 kat daha fazladır, fakat karbon çekirdekleriyle oluşan pek çok çarpışma­dan sonra, nötron, 235U ile fisyon yapma olasılığını arttırmak için yeterince ya­vaşlatılır. Bu tasarımda, karbon yavaşlatıcıdır; Pek çok modern reaktör, moderatör (yavaşlatıcı) olarak su kullanırlar.

nükleer reaktör
Şekil 45.4

Yavaşlatma işleminde, nötronlar fisyona uğramayan çekirdekler tarafın­dan da yakalanabilirler. Bu tip en yaygın olay, 238U çekirdeği tarafından nöt­ron yakalamadır. 238U çekirdeği tarafından nötron yakalama olasılığı nötron­lar yüksek kinetik enerjiye sahip olduklarında çok yüksek, düşük kinetik ener­jiye sahip olduklarında çok düşüktür. Böylece nötronların moderatör tarafın­dan yavaşlatılması, 235U çekirdeği ile reaksiyona hazır hale getirmek ve çekirdeği tarafından yakalanma şanslarını azaltmak gibi, iki amaca hizmet eder.

arıcılık malzemeleri
Taner Hayret
Taner Hayret
Merhaba ben Taner Hayret, bir süre Türkiye de Elektrik ve Elektronik Mühendisliği üzerine eğitim aldıktan sonra, hayat serüvenime yurt dışında Nükleer Enerji Mühendisliği üzerine devam ettirmeye karar verdim. Burada sizlerle bilim adına tecrübelerimi paylaşacağım.

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

İmalat Mühendisliği Maaşları

İmalat Mühendisliği, makine mühendisliği bölümünün alt bölümü olarak işlev görmektedir. Çalışma alanı olarak temel alt yapı ve mekanik alt yapı üzerine çalışan bir mühendislik...

Çevre Mühendisliği Maaşları

Merhaba arkadaşlar, bu yazımda çevre mühendisliği maaşları hakkında bir takım bilgiler vereceğim. Günümüzde çok sayıda öğrenci tarafından tercih edilmekte olan mühendislik dallarından birisi de...

Biyomühendislik Maaşları

Bu yazımda biyomühendislik maşları hakkında internetten yaptığım araştırmalar sonucu edindiğim bilgileri size sunacağım. Biyomühendislik adını yeni yeni duymaya başlamış olduğumuz bir meslektir. Ülkemizde az...

Ağaç İşleri Endüstri Mühendisliği Maaşları

Ağaç işleri endüstri mühendisi kimdir? Ağaç işleri endüstri mühendisi, üniversitelerin 4 yıllık eğitim veren bölümünde okuyarak, ahşap(ağaç sektörü) ile ilgili olan alanlarda işleri, işlemleri yapabilecek...