Nükleer Teknolojilerin Tarihçesi

Nükleer teknoloji deyince günümüzde aklımıza atom çekirdeğinden kaynaklanan enerjiler gelmektedirBu enerji de elektrik üretmek için reaktörlerde,askeri olarak(bombalarda,denizaltılarda,uçak gemilerinde) ve uzay teknolojilerinde kullanılmaktadır

Bu teknolojilerin tarihine inersek X ışınlarını keşfeden bilim adamı Wilhelm Conrad Roentgen'i önemli bir başlangıç noktası görürüzBu keşiften sonra bu alandaki çalışmalar akıl almaz bir hızla ilerlemiştirX ışınları bilinen radyoaktif maddelerin tepkimeleriyle değil tamamen ayrı bir yöntemle üretilmektedirBu ışın,Katot ışın tüpü denilen bir cihazla birlikte üretilmektedirler ve bu cihaz elektrik enerjisini X ışınlarını dönüştürmektedirX ışınlarını 8 Kasım 1895’te Wilhelm -Conrad Roentgen keşfettiWilliam D Coolidge ise 1913 yılında X ışın tüpünü geliştirdiX ışınlarının günümüzde en önemli uygulamaları tıbbi görüntüleme tekniklerinde ve tedavilerindedirHatta tıbbi görüntüleme, tıbbın en hızlı gelişen dallarından birisidir

Nükleer teknolojilerin insanoğluna büyük faydalar sağlayan, bir o kadar da akılalmaz yıkımlara ve acılara sebep olan tarihi serüvenine daha yakından bakalım:


A)ATOM BOMBASINDAN ÖNCE


1800’lü yılların başından itibaren atomların yapısı ve çekirdeğin varlığı ve çekirdeğin yapısı üzerine önemli buluşlar ve çalışmalar yapıldıBurada tüm bu çalışmaların hepsini ve ayrıntılarını verebilmemiz çok zordur ancak önemli olanlarına kısaca değinebiliriz:

-John Dalton tarafından 1808’de kendi adıyla anılan atom kuramını geliştirildi
-Alman bilim adamı Julius Plücker tarafından 1859’da televizyonlarda kullanılan katot ışın tüpü geliştirildi
-İrlandalı fizikçi Stoney 1874’de elektrik fenomeninin eksi yüklü parçacıklar tarafından oluşturulduğunu ortaya attı ve bu parçacıklara “elektron” adını verdi
-İngiliz fizikçi William Crookes 1879’da katot ışınlarının özellikleri keşfetti
Hollandalı bilim adamı Lorenzt tarafından 1892’de elektron kuramı yayımlandı
-Alman Wilhelm Roentgen 1895’de katot ışınlarıyla deney yaparken yeni bir tür ışın bulduBuna bilinmezliğinden dolayı X ışını adını verdi
-Fransız fizikçi Becquerel’in 1896’daki deneyleri radyoaktivitenin bulunuşa sebep olduUranyumum fotoğraf filmlerini kararttığını gördüHatta ilginçtir ki Becquerel cebinde taşıdığı radyum örneklerinin cebinin altındaki derisi yaktığını fark ettiDolayısıyla radyoaktivitenin canlılara zararını da ilk kez gözlemleyen kişi oldu
-İngiliz bilim adamı Thomson 1897’de katot ışın tüpü ile deney yaparken daha önce kuramsal olarak gösterilen elektronları deneysel olarak keşfetti
-Polonyalı bilimkadını Madam Curie 1898’de radyoaktif radyum ve polonyumu keşfetti ve tanımladı
-İskoç Rutherford 1899’da radyum ile çalışırken alfa ve beta ışımalarını keşfetti
-Rutherford,Soddy ve Becquerel çalışmalarına 1905’e kadar devam ettiler ve radyoaktivitenin sırlarını biraz daha aydınlattılar
-1905’te Einstein özel rölativite teoremini ortaya attı ve E=mc2 yani madde enerjiye dönüşebilir dedi
-Birinci Dünya Savaşı boyunca da çalışmalar devam ettiRus bilim adamları radyoaktivitenin çok önemli bir enerji kaynağı olduğunu ve bunun için maden arama çalışmalarının yapılması gerektiğini söylediler
-1919 yılında Rutherford Azot Gazını Alfa parçacıklarıyla bombaladı ve sonuçta oksijen ve proton elde ettiBu çalışma tarihe ilk yapay nükleer tepkime olarak geçtiYüzyıllardır Ortadoğu’yu ve Avrupa’yı saran simyacılık(mevcut maddelerden yeni maddeler üretme,mesela demiri altına dönüştürme) artık gerçek olmuştu
-1921’de Rutherford ve Chadwick atomların transmutasyonunu(başka atomlara dönüştürme) gerçekleştirdiler
-Amerikalı Herman Blumgart radyoaktiviteyi ilk kez bir kalp hastalığının teşhisi için kullandı
-Amerikalı Van De Graff ilk kez bir elektrostatik parçacık hızlandırıcısı icat etti
-1929 yılında Ernest Orlando Lawrence bir tür hızlandırıcı olan siklotronu kuramsal olarak tasarladı ve 1939’da ise bunu yaptıAynı zamanda doğrusal parçacık hızlandırıcılar da icat edildiBu iki tip hızlandırıcı transmutasyon için kullanıldı
-1931’de Urey Döteryumu buldu
-1932’de Chadwick tarafından nötron keşfedildi
-1932’de Crockcroft ve Walton Rutherford’un İngiltere’de kurduğu doğrusal hızlandırıcı yardımıyla atomları parçaladılar
-1933’de Almanya’daki Yahudi bilim adamları kaçmaya başladılarMacar fizikçi Leo Slizard Almanya’dan kaçıp İngiltere’ye sığındı Daha sonra ABD’de nükleer programda kullanılmıştır
-1933’de Leo Szilard belki de tarihi bir öneride bulunduNötronla bombalandığında iki tane nötron salan bir element bulunursa zincirleme reaksiyon başlatılabilir dedi
-1934 ise Enrico Fermi uranyumu nötronla bombaladı1938’de ise İtalya’dan ayrılıp ABD’ye göç etti
-1938’de ise atom bombasına doğru büyük bir yol alındıHitler’in bu yeni çalışmaları dünyayı yerinden sarsacağa benziyorduAlman Otto Hann ve Friztz Strassmann yaptıkları deneyde uranyum atomları üzerine nötron yollandığında uranyumun nötronu yuttuğunu ve daha sonra baryum ve kriptona bölündüğünü gösterdiler

Bu noktada dünya artık büyük bir silahlanma yarışına doğru gidiyorduAlmanlarla eş zamanlı olarak İngiltere’de Frisch ,ABD’de de Fermi ve Leo Szilard ,Fransa’da Halban-Joliot Curie-Kowarski-Perrin inceledi2 Dünya Savaşı ile birlikte Fransa’daki tüm çalışmalar durma noktasına geldi ancak İngiltere ve ABD’deki çalışmalar tam aksine hızlandılar1939’un Ekim ayında Einstein’in ABD başkanı Roosevelt’e ulaştırılan şu mektubu zamanın nükleer rekabetini açıkça ortaya koyuyor:"Son dört aylık gidişat içerisinde-Amerika'daki Fermi ve Szilard'ın olduğu kadar,Fransa'daki Joliot'un da çalışmaları sayesinde-çok miktarda uranyumda;büyük miktarda gücün ve radyum benzeri yeni elementlerin üretileceği,nükleer bir zincirleme reaksiyonun(tepkimenin) meydana getirilmesi olasılığı mümkün kılınmıştırBunun yakın gelecekte gerçekleştirilmesine, neredeyse kesin gözüyle bakılmaktadır
Söz konusu yeni olgu;ayrıca yeni bombaların üretimini sağlayabilir ve-her ne kadar daha az kesinlik taşısa da-son derece etkili,yeni tip bombaların bu şekilde üretilmesi olasıdır"

Bundan sonra Almanya dünyanın en zengin uranyum yataklarına sahip Çekoslavakya’dan uranyum ihracını yasakladı

ABD’de ise başkan Roosevelt’in emriyle nükleer bombanın yapımı için düğmeye 1941 yılında resmi olarak basıldıBundan hemen bir gün sonra Pearl Harbour baskını yaşandı ve ABD resmi olarak dünya savaşına girdiABD artık Robert Oppenheimer başkanlığında New Mexico’nun Los Alamos bölgesinde Manhatten projesi yani nükleer bomba projesi yürütülmekteydiOppenheimer de Alman asıllı bir bilim adamıydıNew York’ta doğmuş ve Almanya’da eğitim almıştıGerçekten de Hitler’in elinden kaçırdığı bu bilim adamları büyük kayıptı

ABD ile Almanya arasındaki büyük savaş hızla devam ediyorduAncak Almanya için çalışmalar başarısızlıkta sonuçlanıyordu ve başları Ruslar karşısında da beladaydıçalışmalar devam ederken Roosevelt beyin kanaması geçirip öldüYerine ise Hanry Truman 12 Nisan 1945’de ABD’nin 33 başkanı oldu Düşman ülkenin lideri Adolf Hitler ise, 30 Nisan 1945’te, yaklaşan müttefik kuvvetlerini beklemeden kendi yaşamına son verdi Büyük Almanya hayali ve atom bombası Hitler’le birlikte tarih sayfalarında yerini alacaktı

Almanya devre dışı kalmıştı ancak Japonya hala ayakta duruyorduBu sefer çalışmalar Japonlara karşı devam ettiBu sırada Japonya’nın devre dışı kalması için bazı bilim adamları bir rapor hazırladılarRapora göre bomba BM temsilcileri gözü önünde uygulanmalı ve Japonya’ya gözdağı verilmeliydiAncak bu dinlemediABD kararını çoktan vermişti…

İlk atom bombasının denemesi 16 Temmuz 1945 günü Meksika sınırına yakın Alamogordo çölünde gerçekleştirildi "Trinity" kod adlı bu denemede patlamanın şiddeti inanılmazdı Hesaplana patlama 19 bin ton dinamitin patlamasına eşdeğerdi ve o güne kadar ki bombalardan çok daha şiddetliydi Bu başarının üzerine atom bombasının Japonya’nın iki önemli şehrinde kullanılması kesinleşti



Yeryüzündeki Trinity kod adlı ilk nükleer patlama





Denemeden fotoğraflar

6 Ağustos 1945 sabahı ilk atom bombası Enola Gay isimli B-29 bombardıman uçağı ile kaptan Paul Tibbets tarafından Hiroşima’ya atıldı



Little Boy adlı bu bomba bir uranyum bombasıydıİlk defa Trinity adlı denemede denenmiştiHiroşima’da 80000 ile 140000 arasında insan öldüHiroşima bir liman şehriydi ve Japon ordusu için çok önemli bir şehirdi



Little Boy



Hiroşima

Bundan 3 gün sonra ise Nagazaki bombalandıNagazaki’ye atılan bomba Fat Man adlı bir plutonyum bombasıydı ve ilk defa yeryüzünde denenecektiNagazaki şehri Amerikalılar tarafından kasten seçilmiştiAmaç bombanın etkisini savaşta yara almamış bakir bir şehir üzerinde denemektiAncak uygun olmayan hava koşulları nedeniyle bomba şehrin üzerini tam olarak tutmadı ve bir nebze de olsa ölü sayısı Hiroşima'ya göre az olduBu şehirde 75000 kişi hayatını kaybetti



Fat Man

14 Ağustos’ta Japonya teslim oldu ve 2 Ekim’de de resmen anlaşmayı imzaladı


B)ATOM BOMBASINDAN SONRA


Nasıl ki 1 Dünya Savaşı’ndan sonra dünya hiçbir zaman aynı yer olmamış ve değişmişse 2 Dünya Savaşı’nın sonlanması ile birlikte dünya bir daha aynı yer olmayacaktıArtık her şey değişmiştiÇağ; atom çağı,uzay ve havacılık çağı,bilişim ve telekomünikasyon çağı olma yolunda ilerliyordu1 Dünya Savaşı’nın belirleyici faktörü kara ve deniz savaşları iken 2 Dünya Savaşı’nda savaşların kazanılma sebebi hava desteğiydiSavaştan sonra da bu durum ivmelenerek ilerlediDünya nükleer anlamda bir yarışa girdiSadece nükleer değil aynı zamanda bu korkunç silahı kıtalararası ulaştırabilecek stratejik ve daha kısa menzilli daha düşük tahripli taktik nükleer silahlar geliştiriliyorduAyrıca roket sistemlerinin yanında çeşitli daha değişik prensipli nükleer silahlar da geliştiriliyorduSoğuk Savaş Rusya ile ABD arasında kızışıyorduEskiden dünyada söz sahibi kıta Avrupa’nın eski devletleri idi şimdi ise güç biri Asyalı biri Amerikalı iki gücün eline geçiyordu

Savaştan sonra Rusya Çekoslavakya’nın uranyum madenleri için anlaşma yaptı1946’da Churchill Avrupa’ya demir perdenin indiğini söylüyorduRusya’da nükleer programını başlattı ve ABD’nin Los Alamos’una karşı Rusya’da kendine bir yer bulmuştu Moskova’nın doğusundaki Arzamas köyü yakınlarındaki bir yeri nükleer araştırmalar için seçtiYuli Khaliton’u görevin başına getirdi



Arzamas Araştırma Üssü

Rusya ve ABD yarışırken diğer taraftan Hindistan da araştırmalara başladı1947’de İngiltere de bu faaliyetlere başladı ve aynı yıl Hindistan İngiltere’den bağımsızlığını kazandı1948’de İngiltere ve ABD nükleer işbirliğini sona erdirdiRusya ilk nükleer bombasını 1949’da Joe-1 adlı ilk nükleer bombasını Kazakistan’da patlattıDaha sonra Rusya Kazakistan’ı hep nükleer denemeleri için kullanmıştır,Çin’in Türklerin yaşadığı bölgeleri kullanması gibi



Kazakistan nükleer denemesi



Joe-1 ve Khaliton


ABD ile Rusya arasındaki soğuk savaş tüm hızıyla devam ederken bu olaya bir gerçek bir örnek teşkil edecek şekilde ABD’de bazı bilim adamları bilgileri Rusya’ya satmaktan suçlu görülüp idam ediliyor ya da hapis ve yetki azaltılması cezalarına çarptırılıyordu

1954’te ABD ilk hidrojen bombası denemesini gerçekleştirdi



Bikini Adaları’nda gerçekleştirilen deney

Bomba denemeleri hızla artıyorduİngiltere 1952’de ,Fransa 1960’da,Çin 1964’te Hindistan 1974’te ilk nükleer denemelerini gerçekleştirdi1945’ten 1982’ye kadar dünyada 1300’den fazla deneme yapıldıAyrıca nötron bombası olarak adlandırılan bomba ortaya çıktıNötron bombası fazla ateş ve ısı yaymıyor yaydığı radyasyonla canlılara büyük zararlar veriyordu

Bunların haricinde nükleer teknoloji denizatlılarda da kullanılmaya başladıABD’nin Natilus adlı ilk nükleer denizatlısı hizmete girdiNükleer itme denizatlılardan başka uçak gemilerinde,yük gemilerinde,savaş gemilerinde de kullanılmaktadırNükleer deniz taşıtlarının yapımı büyük bir caydırıcılık unsuru haline geldiÇünkü gemiler ve denizaltılar büyük bir bağımsızlığa kavuştularLimandan ayrıldıktan sonra geri gelmelerine neredeyse hiç gerek kalmıyordu

Nükleer mayınlar da askeri amaçlarla savaş bölgelerini izole etmek amacıyla devreye girdiAyrıca nükleer maddelerle yapılan bir yan ürün olarak uranyumlu mermiler ortaya çıktıUluslararası çevreci DrHelen Caldicott şöyle diyor:”ABD iki nükleer savaş yaptıBirincisi Japonya’ya karşı 1945 yılında,ikincisi ise Kuveyt ve Irak’a karşı 1991 yılında”

Uranyumlu mermilerde santrallerde tüketilmiş uranyum atıkları kullanılırUranyum çelikten çok daha sert olduğu için en güçlü tank zırhlarını bile delebilirlerAraştırmalara göre uranyumlu bir top mermisi patladığında radyoaktif bulut 40 km çevreye yayılabilirSadece Amerikan askerlerinden 10000 kişide sebebi bilinmeyen hastalıklar oluştu

Nükleer enerji uzay taşıtlarında da kullanılmak istendiBu amaçla ABD’de NERVA adlı bir program başlatıldıAncak bu projeden yeterli verim alınamadığından 1973’de iptal edildi



Nükleer enerjinin sivil amaçlarla yani santrallerde kullanımı ABD başkanı Eisenhower’in 1953’de BM’de yaptığı “barış işin atom” adlı konuşmasından sonra başladıİlk reaktörler 1950’li yılların ortalarında ABD,Rusya ve İngiltere’de ortaya çıktı

Bir nükleer reaktörün kurulumundaki maliyetlerin %80’i santralin yapımını daha sonra kalan %20’lik kısımsa yakıta giderBu nedenle kurulumu karşılamak ağır bir yük getirirAmortisman bedelleri ilk 5-10 yıl içinde ödendikten sonra santral kar etmeye başlarBir nükleer santralde en önemli sorunlardan birisi de atıkların depolanması işlemidirBunun için atıklar ağır beton bloklara gömülmektedirlerNükleer enerjinin tırmanışa geçtiği zamanlardan birisi de 1973 petrol krizidirBu krizle birlikte nükleer enerji gözde olmaya başlamıştır ancak 1979 ABD’de “Three Mile Island” ve 1986 “Çernobil” kazasından sonra nükleer enerji yeniden düşünülmeye başlamıştırAlmanya ve İsviçre gibi ülkeler programlarını askıya almışlardırGünümüzde de kurulan reaktörler genelde gelişmiş ülkelerde değil santrale sahip olmayan ülkelerde olmaktadırGelişmiş ülkeler bunun yerine amortisman bedelleri ödenmiş santrallere yeni ekler yapmakta ve santrallerin kapasitesini ve verimliliğini arttırmaktadırlar



Grafikte de görüldüğü gibi tarihteki iki kazadan sonra inşa halindeki reaktör sayısında bir artma gözlenmemektedir

Nükleer enerji araştırmaları ülkemizde 1962’de Küçükçekmece kenarında kurulan TR-1 araştırma reaktörü ile başladıDada sonra 1980’lerde bu rektörün gücü arttırıldıBu reaktörde bazı nükleer santrallerin aksine yüksek düzeyde zenginleştirilmiş uranyum kullanılmakta ve radyoizotop,çekirdek fiziği araştırmaları yapılmaktadırNükleer santrallerin ülkemize de kurulması konusunda çalışmalar hala devam etmektedirBurada önemli olan husus Avrupalılarla girişeceğimiz bir nükleer santral kurulum aşamasında kendi çöplük reaktör teknolojilerini almamaktırArtık dünyada 4 nesil nükleer reaktör çalışmaları yapılmaktadır ve ülkemizde de bolca bulunan Toryum yakan reaktörler üzerinde çalışılmaktadır

Nükleer enerjinin geleceğine bakıldığında ise füzyon(kaynaşma) teknolojisine doğru kaymak için çaba gösterilmektedirDünyada halihazırdaki reaktörler fizyon teknolojisiyle çalışırken kontrollü ve kullanılabilir bir füzyon reaktörü bulunmamaktadırGelecekteki nükleer çalışmalar bu yönde olacaktırBu amaçla Paris’te uluslararası nükleer füzyon projesi için 2006’da düğmeye basıldıBu projeye AB,ABD,Rusya,Japonya,Çin,Güney Kore ve Hindistan katılacakİlk termonükleer füzyon reaktörünün 2040’ta devreye girmesi bekleniyor

Nükleer araştırmalar için geliştirilen siklotron(spiral) ve doğrusal parçacık hızlandırıcılardan sonra günümüz dünyasında artık yeni nesil parçacık hızlandırıcılar varBu hızlandırıcılarda ise yepyeni bir madde üretiliyor:”antimadde”

CERN’de üretilen bu antimaddenin daha açık ifadeyle antihidrojenin hidrojenle birleştirilmesiyle madde %100 enerjiye dönüşecekBu teknoloji gelecekte uzay araçlarında gezegenlerarası hatta yıldızlararası yolculuklarda kullanılabilecek



Antimadde için tasarlanan bir motor



CERN





CERN'deki parçacık hızlandırcı



Ahmet Erdem Göçmen

__________________