Nükleer Enerji Nedir?Nükleer Enerji Sözlüğü

Nükleer Enerji Nedir?

Bir nükleer tepkimede, yani herhangi bir atom çekirdeğinde bazı değişikliklere yol açan bir tepkimede açığa çıkan enerjiye nükleer enerji ya da çekirdek enerjisi denir
Nükleer enerji uranyum ve plütonyum gibi radyoaktif bir elementin çekirdeğinin değiştirilmesiyle elde edilir Bu işleme nükleer bölünme denir Atom bir nötron tanesiyle patlatılarak bölünürUranyum atamunun bu şekilde bölündüğü her seferde enerji açığa çıkar Ayrıca üç tane daha fazla nötron üretir ve bu nötronlar sonradan diğer atomların bölünmesinde rol oynar Bu olaya da zincirleeme reaksiyon denir Çünkü bir kez bölünmeye başladığında, çok büyük bir enerji açığa çıkana kadar bölünmeye devam eder Bir nükleer güç istasyonunda bu bölünme dikkate alınıp izlenmelidir Aksi taktirde çevreye çok büyük zararlar verebilir


Nükleer Enerji Sözlüğü

Ağır su: Hidrojen yerine döteryum atomlarından oluşan su (D2O)



Alfa bozunması: Kararsız bir çekirdeğin helyum-4 çekirdeği ışıyarak bozunması



Alfa ışını: Alfa parçacıklarından oluşan ışın



Altkritik: Nötron sayısının nesilden nesile azalması hali



Arka cephe: Nükleer yakıt döngüsünün, yakıtın reaktörde kullanılmasından sonraki aşamaları



Atom kütle birimi: Durağan halde ve temel enerji düzeyindeki bir 6C12 izotopunun kütlesinin 12’de biri



Atom numarası: Çekirdekteki proton sayısı; Z ile gösterilir, çekirdeğin hangi elemente ait olduğunu belirler


Bağ enerjisi: Bir sistemi parçalarına, örneğin bir çekirdeği proton ve nötronlarına ayırmak için gereken enerji miktarı



Beta bozunması: Kararsız bir çekirdeğin elektron (e-) veya pozitron (e+) ışıyarak bozunması



Beta ışını: Elektron veya pozitronlardan oluşan ışın



BWR: Kaynar su reaktörü (‘Boiling Water Reactor’)


Çekirdekçik: Proton veya nötron


Doğurgan çekirdek: Kendisi fisil olmamakla beraber, bir nötron yuttuktan sonra fisil olan bir başka çekirdeğe dönüşebilen çekirdek


Elektron volt (eV): Bir elektronun, 1 voltluk gerilimin üzerinden düşürülmesi halinde kazandığı kinetik enerji miktarı


Fisil çekirdek: Hızlı veya yavaş nötron isabetiyle parçalanabilen çekirdek



Fizyon: Büyük bir çekirdeğin parçalanması



Fizyon ürünü: Ağır bir çekirdeğin parçalanması sonucundan açığa çıkan, orta ağırlıkta iki çekirdek

Füzyon: İki çekirdeğin kaynaşması


Gama bozunması: Kararsız bir çekirdeğin yüksek enerjili bir foton ışıyarak bozunması

Gama ışını: Yüksek enerjili foton

GCR: Gaz soğutmalı reaktör (‘Gas Cooled Reactor’)

Güçlü kuvvet: Çekirdekteki nötronlarla protonları bir arada tutan kuvvet türü


Hızlı reaktör: Nötronların ortalama enerjisinin yüksek olduğu reaktör

Hızlı üretken: Tükettiğinden fazla fisil çekirdek üreten hızlı reaktör


İzotop: Aynı sayıda proton içerdiklerinden dolayı aynı elemente ait olmakla berabar, nötron sayıları farklı olan çekirdekler


Kelvin: Büyüklüğü santigrad dereceye eşit olan (1 K = 1 °C), fakat başlangıç değeri -273,17 °C’ye karşılık gelen, mutlak sıcaklık ölçeği (°C= K -273,15)
KeV: Kilo elektron volt

Kontrol çubukları: Reaktördeki zincirleme tepkimenin seyrini yöneten, nötron soğurucu çubuklar



Kritiklik: Nötron sayısının nesilde nesile aynı kalması hali



Kuark: Maddenin yapısı modellerine göre, nötron ve protonları oluşturan temel parçacıklar



Kullanılmış yakıt: Reaktörden çıkartılan yakıt



Kütle numarası: Çekirdekteki protonlarla nötronların toplam sayısı, yani çekirdekçik sayısı


LWR: Hafif su reaktörü (‘Light Water Reactor’)


MeV: Milyon elektron volt


Nükleer radyasyon: Kararsız çekirdekler tarafından salınan alfa, beta veya gama ışınları



Nükleer reaktör: Çekirdek tepkimelerine dayalı olarak enerji üreten sistem
Ön cephe: Nükleer yakıt döngüsünün, yakıtın reaktörde kullanılmasına kadarki aşamaları


PHWR: Basınçlı Ağır Su Reaktörü (‘Pressurized Heavy Water Reactor’)



PWR: Basınçlı Su Reaktörü (‘Pressurized Water Reactor’)



Plazma: Maddenin çok yüksek sıcaklıklardaki, artı yüklü çekirdeklerle eksi yüklü elektronlara ayrışmış gaz hali



Pozitron: Artı yüklü elektron, e+ veya β+ ile gösterilir


Radyasyon dozu: Radyasyonun yol açabileceği biyolojik hasarın düzeyinin ölçüsü



Radyoaktif çekirdek: Kararsız olduğu için bozunan çekirdek



Radyoaktivite: Kararsız çekirdeklerin bozunma süreci


Sievert: Radyasyon dozunun birimi, Sv ile gösterilir Binde biri mSv’tir

Süperkritik: Nötron sayısının nesilden nesile artması hali


Temel enerji durumu: Bir çekirdek ya da atomun, olası en düşük enerji düzeyinde olması hali

Temel enerji düzeyi: Bir çekirdek ya da atomun, bulunabileceği en düşük enerji düzeyi

Termal reaktör: Nötronların ortalama enerjisinin düşük olduğu reaktör

Tokamak: Simit şeklindeki füzyon reaktörü tasarımı


Uyarılmış hal: Bir çekirdek ya da atomun, olası en düşük enerji düzeyinden daha yüksek bir enerji düzeyinde olması hali


Yarılanma ömrü: Kararsız bir çekirdek türü bozunurken, başlangıçtaki sayısının yarıya inmesine kadar geçen süre



Yeniden işleme: Kullanılmış yakıtın içeriğindeki işe yarar izotopların ayrıştırılması süreci


Zenginleştirme: Doğal uranyumdaki fisil uranyum-235 oranının arttırılması işlemi



Zincirleme tepkime: Fizyondan çıkan nötronların tekrar fizyona yol açmasıyla yeni nötronların ortaya çıkması durumu

Ağır radyoaktif (Uranyum gibi) atomların bir nötronun çarpması ile daha küçük atomlara bölünmesi (fisyon) veya hafif radyoaktif atomların birleşerek daha ağır atomları oluşturması (füzyon) sonucu çok büyük bir miktarda eneji açığa çıkar Bu enerjiye nükleer enerji denir Nükleer reaktörlerde fisyon reaksiyonu ile edilen enerji elektriğe çevrilir Güneşteki reaksiyonlar ise füzyon reaksiyonudur Bu reaksiyonun yarattığı sıcaklık fisyon reaksiyonundakinden çok daha fazladır (birkaç milyon derece santigrad) Bu yüzden bu sıcaklığı kontrol edebilecek bir füsyon reaktörü henüz kurulamamıştır





Atom, Fisyon, Füzyon, Zincirleme Tepkime (Reaksiyon) Nedir?

Atom

Bir elementin kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük parçasına atom denir Evrende bilinen bütün maddeler (kozmik madde, yüksek enerjili madde ve anti madde hariç), pozitif yüklü bir çekirdek ve etrafında dönen negatif yüklü elektronlardan oluşan yaklaşık 100 farklı atomdan meydana gelmektedirler Atomun çekirdeği ise nükleon olarak adlandırılan ve elektronlara göre yaklaşık 2000 kat daha ağır olan, artı yüklü proton ve yüksüz nötronlardan oluşmaktadır Dolayısıyla bu üç parçacık, etrafımızdaki sonsuz çeşitlilikteki maddenin temel yapı taşlarıdır Şu andaki bilgilerimiza göre elektronlar, kendilerini oluşturan alt parçacıklar olmadığından temel parçacık olarak kabul edilirler Nükleonlar ise, elektronun "-1" yüklü olduğu varsayıldığında, "+2/3" veya "-1/3" elektrik yükünde olan quark adı verilen üç alt parçacıkdan oluşmuşlardır

Molekül: Doğada atomlar genellikle daha kararlı enerji seviyelerinde bulunmak amacıyla yörüngelerinde bulunan elektronları başka atomlarla paylaşırlar Atomların bir araya gelmesi ile moleküller oluşur Bir elementte aynı cins atomlar tek olarak veya moleküller halinde biraradadır

Kimyasal Tepkime: İki veya daha fazla sayıda madde biraraya geldiğinde, moleküllerdeki atomların aralarında yeniden düzenlenmesine kimyasal tepkime denir Bu sırada elektronların paylaşılması da değişir Kimyasal tepkimelerin bir özelliği, ilgili atomların çekirdeklerinde bulunan parçacık sayısının tepkime sırasında değişmemesidir

Çekirdek Tepkimesi: Kimyasal reaksiyonların aksine atomların çekirdeklerinde bulunan parçacıkların kendi aralarında veya dışardan gelen bir etki sonucunda değişimleri sonucunda çekirdek tepkimeleri oluşur Çekirdek tepkimesi sonucunda eğer proton sayısı değişiyor ise farklı bir elemente ait bir atom oluşmuş olur

Fisyon (Çekirdek Parçalanması):



Fisyon bir nötronun, uranyum gibi ağır bir element atomunun çekirdeğine çarparak yutulması, bunun sonucunda bu atomun kararsız hale gelerek daha küçük iki veya daha fazla farklı çekirdeğe bölünmesi reaksiyonudur Dolayısıyla Fisyon, bir çekirdek tepkimesidir Parçalanma sonucunda ortaya çıkan atomlara fisyon ürünleri denir Bunların bazıları radyoaktiftir Bir nötron yutulması ile başlayan fisyon tepkimesi sonucunda, büyük miktarda enerji ile birlikte, birden fazla nötron ortaya çıkar Çekirdek tepkimeleri sonucunda açığa çıkan enerji, kimyasal tepkimelere göre yaklaşık bir milyon kat düzeyinde daha fazladır

Zincirleme Reaksiyon: Fisyon sonucunda ortaya çıkan nötronların, ortamda bulunan diğer fisyon yapabilen atom çekirdekleri tarafından yutularak, onları da aynı reaksiyona sokması ve bunun ardışık olarak tekrarlanmasıdır Kontrolsuz bir zincirleme reaksiyon, çok çok kısa bir süre içinde çok büyük bir enerjinin ortaya çıkmasına neden olur Atom bombasının patlaması bu şekildedir Nükleer santrallarda ise zincirleme reaksiyon kontrollu bir şekilde yapılır Bu kontrolun kaybedilerek nükleer yakıtın bir bomba haline dönüşmesi fiziksel olarak olanaksızdır


Atom Bombasının Yıkıcı Etkileri

Füzyon (Çekirdek Birleşmesi): Hafif radyoaktif atom çekirdeklerinin birleşerek daha ağır atom çekirdeklerini meydana getirmesi olayıdır Füzyon tepkimesinde ortaya çıkan sıcaklık çok daha büyüktür Güneşteki tepkimeler bu gruba girer

İLK NÜKLEER TEPKİMEYi KİM BULDU?

Einstein, 1905 yılında E=mc2 formülü ile fisyon sonucu açığa çıkabilecek enerji konusunda öngörüde bulunmuştu Daha sonra 1930 yılında bu öngörü deneysel olarak Otto Hahn, Lise Meitner ve diğerleri tarafından doğrulandı Dünyadaki insan yapısı ilk nükleer reaktör 1942 yılında Enrico Fermi’nin yürüttüğü bir proje sonucunda Amerika Birleşik Devletleri' nin Chicago, Illinois kentinde kuruldu

Ancak, dünyadaki ilk nükleer reaktörün ortaya çıkışı milyonlarca yıl öncesine dayanmaktadır Afrika'da Oklo, Gabon’daki bir uranyum madeninde, yeraltı sularının da maden içinde bulunması nedeniyle doğal bir nükleer reaktör oluştuğu ve binlerce yıl ısı ürettiği son yıllarda ortaya çıkarılmıştır

Her iki reaktör de fisyonu kullanarak ısı üretmiş fakat hiçbiri elektrik üretmemiştir

Elektrik üreten ilk ticari nükleer güç santralı Shippingport, Pennsylvania'da (ABD) kurulmuş ve 1957'de işletmeye girmiştir Fisyon kullanılarak üretilen ilk elektrik ise, Aralık 1951'de Arco, Idaho’daki Deneysel Üretken Reaktöründe elde edilmiştir