Fizyon, Nükleer Fizyon, çekirdek Bölünmesi

Fizyon, Nükleer fizyon, çekirdek bölünmesi



Nükleer fizyon (ya da çekirdek bölünmesi), ağır bir atom çekirdeğinin daha hafif atomlara parçalanmasıdır Ağır çekirdekteki tanecikleri bir arada tutan BAĞLANMA ENERJİSİ nedeniyle, fizyon sırasında enerji açığa çıkar

İkinci Dünya savaşından önce, çok sayıda bilim adamı, doğada bulunan en ağır elementin, yani uranyumun özelliklerini araştırmaktaydı Uranyum çekirdeği, artı yüklü 92 proton ve değişen sayılarda (145 kadar) nötron içermektedir Araştırmacılar, uranyum çekirdeğinin fazladan bir nötron yutunca ne olduğunu incelediler ve yutulmanın hemen ardından, baryum gibi çok daha hafif bir elementin çekirdeklerinin izine rasladılar 1939 yılında O Frisch ve L Meitner, ilk kez, ek bir nötronla uranyum çekirdeğinin daha hafif bir çekirdek oluşturacak biçimde ikiye bölündüğünü (fizyona uğradığını) ileri sürdüler Bölünmeden önceki toplam çekirdek kütlesi, bölünmeden sonra ortaya çıkan çekirdeklerin toplam kütlesiyle karşılaştırılınca, arada bir fark olduğu görüldü Fizyon sırasında bir miktar kütle yitmekteydi Bu kütle yitimi, enerji biçiminde yeniden ortaya çıkmakta (kütle ve enerjinin birbirlerine dönüşebilir olmasından ötürü) ve oluşan hafif çekirdekler, çok yüksek hızlarda saçılmaktaydı Bir uranyum çekirdeğinin bölünmesi sırasında serbest kalan enerji miktarı, yanan kömür içindeki karbon atomlarının oksijen atomlanyla birleşmesi sırasında açığa çıkan enerjinin elli milyon katıdır

Burada tanımlanan olay, büyük bir su damlacığına çok daha küçük bir su damlacığının çarpması sonucu ortaya çıkan duruma benzemektedir Küresel su damlasının dış yüzünün kararlı olmasını sağlayan kuvvet, küçük bir damlanın daha eklenmesiyle, artık işlevini yapamaz ve sonuçta büyük damla, iki küçük damlaya bölünür
Fizyon olayındaki en ilgi çekici nokta, bölünme sırasında çekirdeğin nötronla aşırı yüklenmesi ve birkaç nötronun kendiliğinden çekirdekten ayrılmasıdır Böylece hafif çekirdekler, nötron bakımından zenginleşir ve başka nötronların serbest kalması, ZİNCİRLEME TEPKİME'ye yolaçar; çünkü bunlar, başka uranyum çekirdekleri tarafından soğurulup, yeni fizyonları başlatırlar

Denetlenmeyen zincirleme tepkime, atom bombasının korkunç enerjisini ortaya çıkarır Ağır çekirdeğin bölünmesi, çok büyük bir hızla gerçekleşir ve her seferinde enerji açığa çıkar Denetlenen zincirleme tepkime ise, nükleer reaktörün enerji kaynağını oluşturur Burada, fizyonları başlatabilecek nötronların sayısı, kolay soğurma özelliği taşıyan kadmiyum gibi metaller kullanılarak denetlenir

92 proton ve 143 nötrondan oluşan uranyum 235 çekirdeği, yavaş nötronlar salarak fizyona uğrayan tek doğal elementtir Bu nedenle U 235, nükleer reaktörlerde kullanılan başlıca çekirdektir 147 nötron-lu uranyum, U 238'in daha bol bulunmasına karşılık, fizyonun başlayabilmesi için daha hızlı nötron bombardımanı gerektirir Yavaş nötron bombardımanıyla bölünebilen öteki ağır çekirdekler ise, uranyum 233 ve plütonyum 239'dur Bunlar da, sırasıyla toryum 232 ve uranyum 238'in yapay yoldan nötron bombardımanına uğratılmasıyla elde edilir

Uranyum 238 kendiliğinden 'fizyona uğrayabilir Yani dışardan bir nötron çarpmasına gereksinim duymadan parçalanabilir Ancak, daha çok, çekirdeğinden iki proton ve iki nötronu atıp denge durumuna dönme eğilimindedir Kendiliğinden fizyon olayı, dengelenme olayına oranla milyonda bir ortaya çıkar Plütonyum 240 da, kendiliğinden fizyona uğrayabi-len bir başka çekirdektir Bu çekirdek, nükleer dönüşümlerin sıcaklığında oluşur ve reaktör güvenliği açısından dikkatle izlenmelidir