Nükleer Teknoloji

Nükleer teknoloji

Nükleer kazalar‎

Nükleer malzemeler‎

Nükleer reaktörler‎

Nükleer silahlar‎

Nükleer tarihi‎

Çekirdeksel kaynaşma‎

Nükleer yakıt

Nükleer kazalar‎



Çernobil reaktör kazası, bir deney sırasında meydana gelen 20 yüzyılın ilk büyük nükleer kazasıdır Ukrayna'nın Kiev iline bağlı Çernobil kentindeki Nükleer Güç Reaktörünün 4 ünitesinde 26 Nisan 1986 günü erken saatlerde meydana gelen nükleer kaza sonrasında atmosfere büyük miktarda fisyon ürünleri salındığı 30 Nisan 1986 günü tüm dünya tarafından öğrenildi

Kazanın sebebi



Çernobil 4 reaktörün felaketten sonraki durumu

1972?de Ukrayna?daki (O dönemde SSCB?nin bir parçasıydı) Kiev?in 140 km kuzeyinde bulunan Çernobil Nükleer Santralı?nda gerçekleşen kaza, her biri 1000 Megawatt (MW) gücünde olan dört reaktörüni hatalı tasarımının yanı sıra, reaktörlerden birinde deney yapmak için güvenlik sisteminin devre dışı bırakılıp peşpeşe hatalar meydana gelmesi nedeniyle oldu

Deneyin yapılacağı 25 Nisan 1986 günü, önce reaktörün gücü yarıya düşürüldü, ardından da acil soğutma sistemi ile deney sırasında reaktörün kapanmasını önlemek için tehlike anında çalışmaya başlayan güvenlik sistemi devre dışı bırakıldı 26 Nisan günü saat 00:23?i biraz geçe teknisyenler deneyin son hazırlıklarını tamamlamak üzere ek su pompalarını çalıştırdılar Bunun sonucunda gücünün yüzde 7?siyle çalışmakta olan reaktörde buhar basıncı düştü ve buhar ayırma tamburlarındaki su düzeyi güvenlik sınırının altına indi Normal olarak bu durumda reaktörün güvenlik sistemine ulaşması gereken sinyaller de teknisyenler tarafından engellendi Su düzeyini yükseltmek için buhar sistemine koşulların oluştuğuna karar verildiBüyük patlama ise saat 01:23 meydan geldi

Deneyin amacı, reaktörün çalışması aniden durdurulduğunda, buhar türbinlerinin daha ne kadar süreyle çalışmayı sürdüreceğini ve böylece ne kadar süre acil güvenlik sistemine güç sağlayabileceğini öğrenmekti Geriye kalan öteki acil güvenlik sinyali bağlantılarını da kestikten sonra türbinlere giden buhar akışı durduruldu Bunun sonucunda dolaşım pompaları ve reaktörün soğutma sistemi yavaşladı Yakıt kanallarında ani bir ısı yükselmesi görüldü ve yapısal özellikleri nedeniyle reaktör tümüyle denetimden çıkmış oldu Tehlikeyi farkeden teknisyenler reaktörün durdurulmasını sağlamak amacıyla bütün denetim çubuklarını derhal sisteme sokmaya karar verdiler Ama aşırı derecede ısınmış bulunan reaktörlerde saat 01:26?te, yani deneye başlanmasından bir dakika sonra iki patlama oldu Bu patlamanın ayrıntıları tam olarak bilinmemekle birlikte, denetim dışı bir çekirdek tepkimesinin gerçekleşmiş olduğu anlaşılmaktadır Üç saniye içinde reaktörün gücü %7?den %50?ye fırladı Yakıt parçacıklarının soğutma suyuyla karşılaşması, suyun bir anda buhara dönüşmesine yol açtı Oluşan aşırı buhar basıncı reaktörün ve santral binasının tepesini uçurdu Reaktördeki zirkonyum ve grafitin yüksek sıcaklıktaki buharla karşılaşması sonucu oluşan hidrojen yanarak bütün santralı alevler içinde bıraktı

26 Nisan 1986 saat: 01:23? te 4 numaralı reaktör çekirdeğinde patlamalara neden olan katastrofik güç artışı yaşadı Bu patlamalar, atmosfere çok miktarda radyoaktif yakıtın ve ham maddenin yayılmasına, ve kolayca tutşabilen grafit moderatörünün tutuşmasına neden oldu Reaktör herhangi bir sağlam muhafaza kazanı ile kaplanmadığı için, yanan grafite moderatörü dumanla taşınan radyoaktif parçacıkların yaılımını arttırdı Normal kapama işleminde meydana gelen kaza olası acil bir durumda devreye giren soğutma özelliği güvenliğinin planlanmış bir testi sırasında oluştu Yapılmaya Çalışılan Deney:

Nükleer güç reaktörleri, aktif olarak güç üretmediğinde bile, radyoaktif maddelerin bozulma ısısını gidermek için genellikle soğutucu akışı tarafından sağlanan soğutma işlemine ihtiyaç duyar Basınçlı su reaktörleri, atık ısıyı çıkarmak için yüksek basınçlı su akışını kullanır Kaza durumundaki bir reaktörün acil olarak durdurulmasından sonra, çekirdek hala başlangıçta tesisin toplam ısı üretiminin yaklaşık olarak % 7? si kadar ciddi miktarda bir artık ısı üretir Bu artık ısı soğutucu sistemleri tarafından çıkarılmazsa, ısı çekirdeğin zarar görmesine neden olabilir Çernobilde patlayan reaktör, yaklaşık olarak 1600 ayrı yakıt kanalından oluşuyordu ve her operasyonel kanal saatte 28 ton?luk (7400galon) su akışına ihtiyaç duyuyordu Enerji hatları şebekesinin çökmesi durumunda harici gücün, tesisin soğutucu su pompalarını acilen çalıştırmak için uygun olmayacağı yönünde endişeler vardı Çernobil reaktörlerinin 3 tane yedek dizel jeneratörü vardı Her jeneratör 15 saniye içinde devreye girebiliyordu, fakat tam hıza ulaşması ve ana soğutucu su pompalarından bir tanesini çalıştırmak için gerekli olan 55 MW ?lik kapasiteye ulaşması 60-75 saniye alıyordu Bu bir dakikalık güç aralığının kabul edilemez olduğu düşünülüyordu ve buhar tirbünü rotasyonel enerjisi (ya da açısal momentum)ve artık buhar basıncının (tirbün vanaları kapalı), acil durum dizel jeneratörleri yeterli dönme hızına ve voltaja ulaşana kadar, ana soğutucu su pompalarını çalıştırabilecek elektiriği üretmek için kullanılabileceği öne sürülüyordu Teorik olarak, analizler, bu artık momentumun ve buhar basıncının, acil durum jeneratörlerinden gelen harici enerjinin başlangıcındaki kesinti ve yeterli tam güce ulaşması arasında köprü olabilecek gücü 45 saniyeliğine sağlayabilecek potansiyele sahip olduğunu gösteriyordu Bu yeterliliğin hala deneysel olarak doğrulanması gerekiyordu ve önceki testler hep başarısızlıkla sonuçlanmıştı 1982? de gerçekleştirilen ilk test, tirbün jeneratörünün uyarım voltajının yetersiz kaldığını; türbinin aniden kapanmasından sonra gerekli manyetik alanı devam ettiremediğini, gösterdi Sistem 1984? te modifiye edilerek tekrarlandı, fakat sonuç yine başarısız oldu 1985? te testler üçüncü sefer yapıldı ve yine olumsuz sonuçlarla bitti Test prosedürü 1986 da tekrar edilecekti, ve bu testin 4 numaralı reaktörün bakım için kapatılması esnasında yapılması planlandı Test, reaktörün elektrik kaynaklarının sekanslarını cereyan verme üzerine odaklandı Test prosedürü, bir acil durum kapatmasıyla başlamış oldu Reaktörün güvenliği üzerinde zararlı etkisi tahmin edilmiyordu, bu yüzden test programı reaktörün tasarım şefi ya da bilimsel idarecisi ile koordineli olarak yapılmadı Bunun yerine sadece tesis direktörü tarafından onaylandı Test parametrelerine göre deneyin başlangıcında reaktörün ısı üretimi 700 MW? nin altında olmamalıydı Test koşulları planlandığı gibi olsaydı, test hemen hemen başarıyla gerçekleşebilirdi; nihai felaket, onay verilen test prosedürüne aykırı olarak deney başlar başlamaz reaktör verimini arttırmaya zorlamaktan kaynaklandı Çernobil santrali, 2 yıl, ilk 60-75 saniye boyunca toplam elektrik gücü kaybını karşılama kapasitesi olmadan çalıştı, ve bu yüzden önemli bir güvenlik özelliğinden yoksundu İstasyon yöneticileri büyük olasılıkla ilk fırsatta bunu düzeltmek istedi, ki bu ciddi sorunlar meydana geldiğinde bile neden deneye devam ettiklerini ve gerekli izni neden Sovyet nükleer bakım düzenleyicisinden almadıklarını açıklar(üstelik 4 no lu reaktörde bir temsilci bulunmasına rağmen Deney prosedürünün amaçları: 1- Reaktör 700MW-800MW arasında daha düşük bir güç seviyesinde çalışıyor olacaktı 2- Buhar tirbünü jeneratörü tam hızıyla çalışıyor olacaktı 3- Bu koşullar sağlandığında, türbin jeneratörünün buhar desteği kapatılacaktı 4- Türbin jeneratörü performansının, soğutma pompalarına otomatik olarak güç sağlayan ve çalıştıran acil durum dizel jeneratörleri sıralanana kadar, soğutma pompaları için gerekli köprü gücü sağlayıp sağlayamayacağı belirlenecekti 5- Acil durum jeneratörleri normal yeterli hıza ve voltaja ulaştıktan sonra, türbin jeneratöre serbest bırakılacaktı

Kaza öncesindeki Koşullar: Testin uygulanmasını sağlayan koşullar 25 Nisan 1986 günü gündüz vardiyasından önce oluşturuldu Gündüz vardiyasındaki işçiler önceden uyarıldı ve bu işçiler oluşturulan prosedürlere aşinaydı Elektrik mühendislerinden oluşan özel bir ekip yeni voltaj düzenleme sistemini test etmek üzere oradaydı Planlandığı gibi gündüz vardiyasının işe başlamasıyla 01:06 25 Nisanda güç ünitesinin randımanı kademeleri olarak azaltılmaya başlandı ve güç seviyesi nominal 3200 MW ısı seviyesinin % 50 sine düşürüldü Bu noktada bir diğer bölgesel güç istasyonu beklenmedik bir şekilde devre dışı kaldı ve Kiev elektrik şebekesi denetçisi akşamları oluşan yoğun elektrik talebini karşılayacak güce ihtiaç duyulduğu için çernobilde daha fazla güç azaltılmasının ertelenmesini talep etti Çernobil santrali yöneticisi testin ertelenmesini kabul etti Saat 23:04 te kiev elektrik şebekesi denetçisi reaktörün kapatılma işlemine devam edilmesi için izin verdi Bu gecikmenin bazı ciddi sonuçları vardı; gündüz vardiyası geçeli çok olmuştu ve akşam vardıyası da çıkmaya hazırlanıyordu, ve gece vardıyası da işin yapılacağı gece yarısına kadar nöbeti devralmayabilirdi Plana göre test gündüz vardiyasında bitirilmliydi ve gece vardiyası sadece santralde beklenmedik bir kapanma olursa soğutma sistemlerinin bozulma ısısını devam ettirmekle yükümlüydü Testi uygulamak ve hazırlanmak için gece vardiyasının zamanı çok kısıtlıydı Vardiya değişimi sırasında güç seviyesinde % 50 den aşağı ani bir düşüş gerçekleştirildi Alexander akimov gece vardiyası şefiydi, ve Lenoid taptunov kontrol çubuklarının hareketi dahil reaktörün operasyonel iderasinden sorumlu yöneticiydi Genç bir mühendis olan Taptunow daha önce üç aylığına bağımsız bir yüksek mühendis olarak çalışmıştı Test planı 4 numaralı reaktörün güç çıkışının kademeli olarak 700 MW-1000MW lik ısı seviyesine düşürülmesini gerektiriyordu Test planında yer alan 700 mw seviyesine 26 Nisan 00:05 te ulaşıldı; ancak çekirdekteki nötron soğurucu ksenon 135 elementinin doğal yapısı yüzünden daha fazla azaltma işlemi yapılmasa bile reaktör gücü azalmaya devam etti Güç yaklaşık olarak 500MW seviyesine ulaştığı için, Taptunov kasıtsız olarak reaktörü neredeyse kapatma noktasına getiren denetim çubuklarını devreye soktu Taptunov ve Akimov radyasyon hastalığından öldüğü için ayrıntılı ve gerçek detayların bilinmesi zor Reaktör gücü hemen hemen bir kapanma seviyesi olan 30 MW lik ya da daha az ısıya düştü, bu, test için güvenli olarak planlanan baştaki minimum güç seviyesinin yaklaşık olarak % 5 idi Kontrol dairesi personeli, bunun üzerine kontrol çubuklarının büyük bölümünü yukarı çekerek gücü tekrar eski haline getirme kararı aldı Birkaç dakika, personelin çubukları çekmesi, güç çıkışının artması ve ardından planlanan 700 MW değerinden çok daha düşük bir değer olan 160-200 MW de sabitlenmesi arasında geçti İlk kapatma sırasındaki ani azaltma ve seviyenin 200 MW nin daha da altına düşmesi, ksenon 135 elementinin birikmesiyle reaktör çekirdeğindeki zehirlenmenin artmasına yol açtı Bu, reaktör gücünün yükselmesini kısıtladı ve zehirlenme etkisini yok etmek için ek denetim çubuklarının reaktör çekirdeğinden çıkarılmasını zorunlu hale getirdi Reaktörün düşük güçte ve yüksek zehirlenme oranında çalışması, dengesiz çekirdek sıcaklığı ile soğutucu akışı ve muhtemelen dengesiz nötron akısı ile birleşti Bu noktada çeşitli alarmlar çalmaya başladı Kontrol odası, su/buhar tamburlarının seviyesiyle ilgili ve besleme suyunun akış hızında değişiklikler ya da farklılıklar olduğuyla ilgili art arda gelen acil durum uyarıları aldı,bunun yanında tahliye vanalarının artan buharı bir türbin kondenserine tahliye etmek için açıldığını belirten ve nötron güç denetçisinden gelen uyarılar vardı Bu periyotta 00:35 ile 00:45 arasında, termal termal hidrolik parametrelerle ilgili görünüşte reaktör gücünü korumak için dikkate alınmadı Reaktör acil durum koruma sistemi acil durum sinyalleri, türbin jeneratörlerinin her ikisinin kapanmasına neden olan bir hatayı tetikledi Bir süre sonra 200 mw lik güç seviyesinde daha çok ya da daha az sabit bir duruma ulaşıldı ve test hazırlıkları devam etti Test planının bir parçası olarak ilave su pompaları 26 Nisan 00:05 te devreye sokuldu Reaktör üzerinde artan soğutucu akışı oranı, reaktör çekirdeğinin hava girş deliği soğutucusu sıcaklığının güvenlik payını azaltan ve suyun kabarcıklı kaynama sıcaklığını daha da yakınlaştıran bir artışa neden oldu Akış saat 01:09 da izin verilen limiti aştı Aynı zamanda, ilave su akışı tüm çekirdek sıcaklığını düşürdü ve çekirdekteki buhar boşluğunu azalttı Ayrıca, su nötronları emdiği için ek su pompalarının devreye sokulması reaktör gücünü azalttı Bu, operatörlerin güç devamını sağlamak amacıyla manual kontrol çubuklarını daha ileriye çekmek için harekete geçmesine neden oldu Tüm bu yapılanlar kararsız bir reaktör konfigürasyonu oluşmasını sağladı İlk olarak reaktörün ani durmasında devreye sokulan, güvenlik çubuklarının değerini sınırlayabilecek kontrol çubukları hemen hemen çıkarılmak üzereydi Dahası reaktör soğutucusu kaynamayı azaltmıştı, fakat kaynama payını sınırlamıştı, bu yüzden her güç farklılığı su tarafından emilen nötronu azaltarak kaynama üretebilirdi Reaktör, tasarımcılar tarafından oluşturulan güvenli çalıştırma koşullarının açık bir şekilde dışında olan kararsız bir konfigürasyondaydı

Kazanın etkileri



Reaktör üzerine yapılan beton zırh

İngiltere'nin Galler bölgesinde kazadan iki hafta sonra saptanan yüksek radyoaktivite nedeniyle yeşil alanlara koyun ve sığırların girişi engellenmiştir

Araştırmalarda ilk yıl doz açısından en fazla radyoaktiviteye maruz kalan Avrupa ülkesi Bulgaristan olarak belirlenmiştir Sıralama açısından ise şemada yer alan ülkeler doz sırasına göre şu şekilde sıralanmıştır:[1]

Birleşmiş Milletler'e bağlı kuruluşlar olan Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı, Uluslararası Sağlık Örgütü, Dünya Bankası gibi kurumların ve Rusya, Beyaz Rusya ve Ukrayna yetkililerinin oluşturduğu bir organizasyon olan Çernobil Forumu 2005 yılında ?Chernobyl?s Legacy: Health, Environmental and Socio-Economic Impacts? (Çernobil?in Mirası: Sosyo-ekonomik, Çevresel ve Sağlık Bakımından Etkileri) başlıklı bir rapor yayınlamıştır

En yüksek radyasyon dozlarına, sayıları bini bulan acil durum çalışanları ve Çernobil personeli maruz kaldı Çalışanların bazıları için maruz kaldıkları dozlar öldürücü oldu Zaman içinde Çernobil?de çalışan kurtarma personelinin sayısı 600 bini buldu Bunların bazıları, çalışmaları boyunca yüksek düzeyli radyasyona maruz kaldılar Çöken radyoaktif iyodinden kaynaklanan çocukluk tiroid kanseri, kazanın en önemli sağlık sorunlarından birisidir Kazadan sonraki ilk aylarda, radyoaktif iyodin düzeyi yüksek sütlerden içen çocuklar yüksek radyasyon dozları aldılar 2002 yılına kadar bu grup içinde 4000?den fazla tiroid kanseri teşhis edildi Bu tiroid kanserlerinin büyük bölümünün radyoiyodin alımından kaynaklanmış olması çok muhtemeldir

Bağımsız kaynaklar yüzlerce yıl boyunca Pripyat ve komşu bölgelerde yerleşimin güvenli olmadığını söylemektedirler Ayrıca bölgeye giriş çıkışlar hala polis kontrolünde olup bazı bölgelere giriş yapılamamaktadır

Nükleer malzemeler‎
Astatin‎
Astatin (simgesi At),atom numarası 85, periyodik tablonun 7 A grubundan radyoaktif element Bizmutun gama ışını bombardımanına tutulması ile oluşur Dünyada en az bulunan elementtir
Kütle numarası 201-219 arasında 19 izotopu saptandı Astatinin en uzun ömürlü izotopu AS210'un yarıömrü 8,3 saattir Halen kullanım alanı yoktur, fakat nükleer tıpta kullanılması düşünülmektedir 7A grubunda olan element, halojen olup bir ametaldir

Berilyum‎
Berilyum, periyodik tablonun II-A grubunda yeralan toprak alkali grubundan element Berilyum ender elementlerdendir Yerkabuğunda ancak %0,0006 oranında bulunur Zengin yatakları bulunmadığından, berilden elde edilir Fransız kimyacısı Nicolas Vaquelin tarafından 1798'de oksit halinde bulunmuş, 1828'de, birbirlerinden bağımsız olarak, Friedrich Wöhler ve Antoine Bussy tarafından elde edilmiştir
Alüminyumdan daha hafif, ama daha sert, erime noktası da yüksek bir element olan beril, metalurjide kullanılır Ama alüminyumdan 200 kat pahalıya mal olması nedeniyle, kullanımı bilgisayar parçaları ve jiroskop yapımı, uzay teknolojisi gibi birkaç özel alanla sınırlıdır

Kuriyum‎
Küriyum (kısaltması Cm) aktinitlerden, plütonyum 239'un helyum çekirdekleriyle bombardımanından elde edilen, atom numarası 96, atom ağırlığı 247 olan, radyoaktif bir element Glenn T Seaborg'un ekibi tarafından bulunmuştur Pierre ve Marie Curie'nin ismi verilmiştir Elementin keşfi bir süre gizli tutulmuş daha sonra Kasım 1945'de açıklanmıştır Çok nadir bulunması nedeniyle çok az kullanım alanı vardır Mars seferinde kullanılan Alfa Proton X-ışını spektometresinde, alfa parçacığı olarak kullanılmıştır

Plütonyum‎
Plütonyum, 1940 yılında Glenn T Seaborg, Edwin M McMillan, J W Kennedy ve A C Wahlby tarafından 60 inçlik siklotron (atom savurucu) içerisindeki uranyumun döteryum ile bombardımanı sonucunda elde edilmiştir

Bütün izotopları radyoaktif ve toksiktir Plütonyum dünyada bilinen en toksik elementtir Plütonyum sentetik olarak elde edilir 238U çekirdeğinin nötron yakalaması ile 239U elde edilir 239U beta bozunması ile nükleer reaktör içerisinde 239Pu (239Np ile birlikte) elde edilir

Toryum‎
Toryum (Th) Atom numarası 90, atom ağırlığı yaklaşık 232 g/mol olan, 11,7 g/mL yoğunluğunda, 1700 °C de eriyen,, kurşun renginde, havada bozulmaz, atom enerjisi kaynağı olarak kullanılan radyoaktif bir elementtir

Toryum kendiliğinden bölünebilme yeteneğine sahip değildir Bu yüzden doğrudan nükleer yakıt olarak kullanılamaz 232Th (toryum-232) izotopunun, bir nötron yutarak, fisyon yapabilen (fisil) bir izotop olan 233U'e dönüştürülmesi gerekir 232Th'nin düşük enerjili nötronlarla reaksiyonu (nötron yutumu) sonucunda, önce kararlılığı daha az olan 233Th oluşur

Yarılanma süresi 23 dakika olan 233Th ise, bir beta parçacığı (b) yayarak, yarılanma süresi 27 gün olan, 233Pa'a dönüşür 233Pa, bir beta ve gama parçacığı (g) yayarak bölünebilen 233U'a (yarılanma süresi 163 bin yıl) dönüşmektedir Böylece 232Th, 235U veya 239Pu (plütonyum-239) gibi bir fisil maddeyle birlikte kullanılır

Toryum yakıt döngüsünde uranyumdan daha az plütonyum ve diğer trans-uranyum elementleri üretildiğinden, toryum, nükleer santrallerin en temiz yakıtı olarak kabul edilir Çevreye daha az zarar vermesi açısından da ileride nükleer reaktörlerde uranyum yerine kullanılması düşünülmektedir

Toryumun nükleer yakıt olarak kullanılması ile ilgili çalışmalar halen devam etmektedir Ancak günümüzde toryumla çalışan ticarî ölçekli bir nükleer reaktör bulunmamaktadır

Uranyum‎
keşfedildi 1841 yılında Eugene-Melchior Peligot tarafından izole edilmiştir Radyoaktif olduğu ise 1896 yılında Mendeleyev uranyumun ağırlığının %50 daha fazla olduğunu bulmuştur

Uranyum cama katıldığı zaman ilginç sarı-yeşil bir renk verir Zayıf radyoaktif elementtir Yüksek yoğunluğa sahiptir Çelikten daha yumuşaktır Kurşundan %65 daha yoğundur 3 tane allotropu vardır

Alfa (ortorombik) 6677 °C nin üzerinde kararlıdır
Beta (tetragonal) 6677 - 7748 °C arasında kararlıdır
Gama (kübik) 7748 °C dan erime noktası arasında kararlı (bu sıcaklıkta dövülebilir ve yumuşak formda)

Uranyum mineralleri, uraninit, autinit, tobernit, koffinittir Minerallerde bulunan uranyum kimyasal reaksiyonlar sonucunda uranyum okside veya diğer formlarına dönüştürülür Metal olarak uranyum, KUF5 ve UF4 bileşiklerinin elektrolizi ile elde edilir

Çok saf uranyum ise halojenlerinin termal yanması ile elde edilir

Ağır su
Ağır su (D2O) , nükleer reaktörlerde kullanılan hidrojen yerine ağır hidrojen (döteryum) izotopuna sahip yoğunluğu yüksek sudur
1932'de ilk kez suyun elektrolizi yolu ile Hugh Taylor bulmuştur Su moleküllerinin çoğu atom ağırlığı 1 olan hidrojen ile 16 olan oksijenden meydana gelmiştir Fakat suyu oluşturan elementlerden yani hidrojen ve oksijen izotopları düşünülürse farklı molekül yapısı olduğu görülür Hidrojenin döteryumla trityum, oksijenin O18, O17 gibi ağır izotoplarını içeren sulara ağır su denmektedir Ancak ağır su diyerek bahsedilen döteryum oksittir Ağır su, tatlı sularda ve yeraltı sularında eser miktarda; kar, deniz ve göl sularındaysa daha bol bulunur Organizmalar için zehirlidir

Ağır suyun nötron yavaşlatma gücünün normal sudan daha yüksek olması ve soğurma özelliğinin daha az olması ile reaktörlerde yakıt olarak doğal uranyumun kullanılmasına olanak verir

Ağır su, 2 Dünya Savaşı'nda Almanlar tarafından, atom bombasını geliştirmek amacıyla da kullanılmıştır

Bon Voyage (Herkes Kendi Yoluna) ve buna benzer bazı filmlerde Fransızlar'ın, Hitler'den bu Ağır Su'yu saklama mücadeleleri de işlenmiştir

Döteryum
Döteryum veya ağır hidrojen, hidrojenin sabit izotoplarından biri olup, okyanuslarda büyük miktarda bulunur Adı döteron olan döteryum çekirdeği, bir adet önelcik (proton) ve bir de ılıncık (nötron) içerir Diğer yandan hidrojen çekirdeği bu ılıncıktan yoksundur Adındakı dö- Yunanca deuteros yani ikinciden gelmektedir ve çekirdeğindeki iki parçacığın varlığını simgelemektedir

Toryum-228
Toryum-228, toryumun izotopudur 90 elektron ve protona sahiptir Ayrıca 138 nötronu bulunmaktadır Önceki adı Radyotoryum olan Toryum-228, bozunma zincirinin bulunması nedeniye toryumun izotopu olarak kabul edilmiştir Yarı ömrü 19116 yıldır Alfa parçacığı yayarak bozunan Toryum-228, radyum-224'e dönüşür

Th-228'in atomik ağırlığı 2280287411 gram/moldür Uranyum-232 alfa ışıması yaparak bu izotopa dönüşür

Trityum
Trityum, hidrojenin radyoaktif izotopudur 1934 yılında, çok hızlı döteryum çekirdeği ile döteryum bileşiklerinin bombardıman edilmesi sırasında nükleer transmutasyon ürünü olarak keşfedildi Trityumun sembolü 3H veya T'dir Atom ağırlığı, 3,0170'dir -252,5 °C'de erir, -248,12 °C'de kaynar, buharlaşma ısısı 333 cal/mol ve sublimasyon ısısı 393 cal/mol'dür Kimyevi özellik bakımından hidrojene benzer Fakat fiziki özellikleri hidrojeninkinden farklıdır

Trityum atmosferde, hidrojenin 1018 de biri kadar bulunur Atmosferdeki trityum, kosmik ışınların meydana getirdiği hızlı nötronların, protonların veya mesonların azot ile reaksiyonundan meydana gelir Yeryüzünün mevcut trityum miktarı yaklaşık 1 kg tahmin edilmektedir

Trityum nükleer reaktörlerde Lityum-6 izotopunun nötronla bombardımanında elde edilir

63Li + 1n → 31H + 42He

Yine berilyumun siklotronlarla hızlandırılmış döteryum ile bombardımanından da trityum elde edilir

94Be + 21D → 22He + 31H

Trityum radyoaktif olup, yarılanma süresi 12,46 yıldır Trityum beta (ß) ışıması yaparak 32He'e (helyum izotopuna) dönüşür Yaydığı beta ışının enerjisi 186000 elektron volttur

Trityumdan faydalanarak hidrojenlendirme reaksiyonları ve reaksiyon değişimleri gözlenebilir Trityum ve bileşikleri etiketleme ve izleme deneylerinde kullanılır Mesela biyokimya çalışmalarında, trityumla etiketlenmiş (damgalanmış, yani bünyesinde trityum bulunan bileşik) hormonlar, gıdalar, ilaçlar kullanılır ve bu maddelerin vücuttaki davranışı takip edilir Yine suyun hidrokarbonlardaki çözünmesinin tayininde, suyun difüzyonunda, polimerlerin analizinde, kimya reaksiyonlarının takip ettiği yolu bulmakta trityumla damgalama metodu kullanılır Stilbene trityum girdirilirse kendi kendine ışıma yapan madde elde edilir Bir suyun buharlaşma ve yağmur olup yağma zamanını ölçmek için, içinde trityum bulunan su kullanılır

Nükleer reaktörler

Nükleer reaktör, zincirleme çekirdek tepkimesinin başlatılıp sürekli ve denetimli bir biçimde sürdürüldüğü aygıtlardır Nükleer reaktörler bazen nükleer enerjiyi başka bir tür enerjiye (genelde elektrik enerjisine) çevrilen santraller olarak kullanılırlar

2005 itibarıyla dünyada 1100 civarında nükleer reaktör çalışır durumdadır Bunların yaklaşık 310 tanesi araştırma reaktörüdür Sanayi ve ilaç için izotop üretiminde kullanılmaktadır 400ü aşkın reaktör denizaltılarla ilgilidir 445 dolayında reaktör ise elektrik enerjisi üretimine yönelik olarak faaliyet göstermektedir

Yeryüzündeki en büyük nükleer güç üreticisi ABD dir ve 1998 yılı itibarıyla 676,70 TWh nükleer enerji üretmektedir ABD aynı zamanda çalışır durumda olan 104 santral ile en fazla santrale sahip olan ülke konumundadır İkinci en büyük üretici Fransa'dır ve 1998 itibarıyla 368,40 Twh nükleer enerji üretmektedir Bu ülkeleri Japonya 306,94 Twh, Almanya 145,20 TWh, Rusya 95,38 Twh, İngiltere 91,14 Twh, Güney Kore 85,19 Twh, Ukrayna 70,64 Twh, İsveç 70,00 Twh, Kanada 67,50 Twh izlemektedir

Ülke içinde üretilen enerjinin yüzde dağılımı açısından bakıldığında 1988 itibarıyla Litvanya toplam enerjisinin % 77,21'ini nükleer üretimle karşılarken, bu oran Fransa'da % 75,77'dir Bu ülkeleri Belçika % 55,16, İsveç % 45,75, Ukrayna % 45,42, Slovakya % 43,80, Bulgaristan % 41,50, Güney Kore % 41,39, İsviçre % 41,07 ile izlemektedir

Türkiye'de etkin durumda olan tek nükleer reaktör; Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezinde bulunan TR-2 Araştırma Reaktörü'dür

Yeterli miktarda fizyon reaksiyonu verebilen maddenin, uygun biçimde yerleştirildiği ve bununla da denetim altında zincirleme bir fizyon reaksiyonunun başlatılıp sürdürülebildiği aygıttır Ağır çekirdeklerin bölünme ürünleri büyük miktarlarda enerji içerirler Bu enerji ısıya dönüşerek birçok yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilebilen işlemler için yararlı olur Ayrıca, daha önemlisi bu ısıdan aşırı ısınmış ve yüksek basınçlı su buharı elde etmede yararlanılır Bununla buhar türbini döndürülerek elektrik üretilir Bu tür tesisler Nükleer Enerji Santraları adını alırlar Reaktörlerin çoğu elektrik üretimi için çalışırlar Bazı küçük boyutlu reaktörler nükleer denizaltı gemileri ile su-üstü gemilerinde kullanılır Reaktör son derece kusursuz biçimde yalıtılmış ve dışarıya radyasyon sızması önlenmiş olmalıdır

CANDU-Reaktörü
CANDU (CANada Deuterium-Uranium reactor), 1960'larda tasarlanan basınçlı ağır su ile çalışan Kanada'ya ait bir nükleer elektrik santrali tipidir CANDU söylemi, CANada Deuterium Uranium kelimelerinin baş harflerinden oluşan kısaltmayı ifade der Kurulan ilk CANDU tipi reaktör 1962 ve 1987 seneleri arasında çalışmış ve Kanada'nın ilk nükleer enerji santrali olmuştur Bu reaktör tipi Kanada başta olmak üzere, Hindistan, Güney Kore, Çin, Arjantin, Romanya ve Pakistan tarafından da kullanılmaktadır

Oklo
Oklo bir Orta Afrika devleti olan Gabon'un Haut-Ogooué bölgesindeki Franceville şehri yakınlarındaki bir yerdir 1972 Eylül'ünde uranyum madenlerinde çeşitli doğal nükleer yarılım (ing:fission) reaktörlerinin keşfedilmesi bilimadamlarının hayallerini ve merakını ateşledi
1956'da bu bölgede Nükleer Enerji Komiserliğinden (sanayi kısmı daha sonra COGEMA olmuştur) gelen uzmanlar uranyum bulduklarında Gabon bir Fransız sömürgesiydi Fransa derhal bu bölgede Comuf Şirketi tarafından işletilen madenler açtı; Gabon devletine ise bu şirkette çok küçük bir pay verildi

Kırk yıl boyunca Fransa Gabon'da uranyum için maden kazısı yaptı Çıkartılan uranyum Fransa ve Avrupa'da elektrik üretimi için kullanıldı Bugün uranyum madeni bitmiş durumda ve açılan maden sahalarının ıslah çalışmaları yapılıyor

Oklo uranyum deposunun prekambriyen dönemde doğal bir nükleer yarılım reaktörü gibi davrandığı dair güçlü jeokimyasal kanıtlar var: Kazısı yapılan bazı madenlerde, aynen bir reaktörde olduğu gibi, beklendiğinden daha düşük yoğunluklu U235 bulundu Jeologlar -- iki milyar yıl önce, bunun bir reaktör içinde olduğunu bulguladıO zamanlar doğal uranyum yaklaşık olarak 3% U235'lık bir yoğunluğa sahipti ve bir nötron düzenleyici olarak doğal su ile kritik kütleye ulaşmış olabilir

Tr-2

TR-2 Reaktörü, Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi'nde bulunan Türkiye'nin ilk nükleer araştırma reaktörü (Tr-1) ile aynı havuza inşa edilmiş olan 5 MW gücünde açık havuz tipi bir nükleer araştırma reaktörüdür
Özellikleri
Tip: 5 MW, Açık havuz
İlk Kritiklik: 10 Aralık 1981
Yakıt: HEU ve LEU, MTR
Moderatör: Su
Reflektör: Su, Berilyum, Grafit
Soğutma: Su
Kontrol Çubukları: Gümüş, İndiyum, Kadmiyum alaşımı
Biyolojik Zırh: Su
Nominal Güç: 5MW

VBER-300

VBER-300 300-MWe veya daha yüksek üretim kapasitesine sahip olması önerilen uzak yerler için tasarlanmış kompakt bir Rus basınçlı su reaktörüdür

Reaktör su arıtmada kullanılması amacıyla ve yanı sıra elektrik üretimi için tasarlanmıştır Gerçekleştirilen örneklerinde reaktörler 49,000-tonluk mavna üzerine yerleştirilmiştir

VBER-300 reaktöründe VVER tipi reaktörler için zenginleştirilen yakıt kullanılır

Nükleer silahlar
Atom bombası
B61
Fat Man
Fisyon
Hidrojen bombası
Kobalt bombası
Little Boy
Nötron bombası
Nükleer üçleme
PGM-17
Topol rs-12m
Uranyum-235
Uranyum-238
Yoğunlaşma bulutu
Zayıflatılmış uranyum
Zenginleştirilmiş uranyum
Çar Bombası



18 Nisan 1953 tarihinde ABD'de Nevada Nükleer test alanında patlatılan nükleer bomba
Nükleer silah
Nükleer silah, nükleer reaksiyon ve nükleer fisyonun birlikte kullanılmasıyla ya da çok daha kuvvetli bir füzyonla elde edilen yüksek yok etme gücüne sahip silahtır Genel patlayıcılardan farklı olarak çok daha fazla zarar vermek amaçlı kullanılır Sadece kullanılan bir silah, tüm bir kenti ya da bir ülkeyi canlı, cansız ne varsa tamamen yok edecek güçtedir

Savaş tarihinde, nükleer silah ABD tarafından II Dünya Savaşı'nın son günlerinde iki kez kullanılmıştır İlk olay 6 Ağustos 1945 sabahı, Little Boy (küçük çocuk) kod isimli uranyum tipi silahın Japonya'nın Hiroşima kentine atılmasıyla vuku bulmuştur Üç gün sonra ise Fat Man (Şişman adam) kod isimli plutonyum tipi silah aynı ülkenin Nagazaki kentine atılmıştır Kullanılan bu silahlar neticesinde çoğu sivil 120000 kişi yaşamını kaybetmiştir Bu olaylardan sonra nükleer silah kullanımı üzerindeki tartışmalar hız kazanmıştır

İki temel nükleer silah türü vardır İlki, Hiroşima'ya atılan uranyum veya Nagasaki'ye plutonyum bombasındaki gibi uranyumötesi ağır atom çekirdeklerini bölerek enerji elde eden fisyon bombalarıdır Bu silahlarda uranyum ve plütonyum gibi ağır elementlerin parçalanabilir izotopları, süperkritik kütle denilen belli bir ağırlık limiti üzerinde bir araya getirildiğinde zincirleme reaksiyona girerek çok büyük bir güç üretirler Hidrojen bombası veya füzyon bombası denen ikinci tipte ise ateşlenen bir fisyon bombası ile hidrojen çekirdekleri birleşmeye (füzyona) zorlanır, bu sayede çok yüksek bir enerji ortaya çıkar Fisyon bombalarının teorik üst limitleri olsa da, füzyon bombalarının gücünde bir üst limit yoktur



Atom bombası
Atom bombası, patlamanın kontrolsüz çekirdek tepkimesi yoluyla sağlandığı bomba modelidir Çekirdek tepkimesi zincirleme ve çok hızlı gerçekleştiğinden ortaya devasa bir enerji açığa çıkar ve bu da patlama ile beraberinde şok dalgası yaratır

İçeriği
Fisyon tipi çekirdek tepkimesine dayalı atom bombalarında yüksek zenginlikte (saflıkta) Uranyum (235U) veya Plütonyum (239Pu) kullanılır Günümüzde üretilen bombalar daha çok plütonyum içeriklidir Bu yüksek zenginlikte malzeme, zenginleştirme tesislerinden ya da nükleer reaktörlerden elde edilmektedir

Zincirleme çekirdek tepkimesinin gerçekleşmesi için, ortamın kritik adı verilen seviyede ya da üstünde olması gerekmektedir Bunun için de belli miktardaki kütlenin belli bir hacimde olması gereklidir Bu gereken en az kütleye kritik kütle, hacime de kritik hacim denir Atom bombalarına kritik kütle sağlanacak miktarda malzeme konur fakat bu malzeme öyle bir dağınık yerleştirilir ki, kritik hacim şartı sağlanamaz ve bu sayede bomba beklerken ya da taşınırken tamamen güvenli bir şekilde durur

Atom bombasında patlamanın gerçekleşmesi için nükleer malzeme dışında iki ayrı önemli bölüm daha vardır Bunlardan biri tetiklemeyi yapacak olan fünye diyebileceğimiz parçadır Genelde dinamit kullanılır Bombanın patlaması için bu az miktardaki dinamit ilk olarak patlar ve patlamanın etkisi ile dağınık nükleer malzeme bir araya gelerek kritik hacme ulaşır İkincisi ise nötron kaynağıdır Artık kritik kütlede ve hacimde olan malzemede zincirleme çekirdek tepkimesini bu nötron kaynağından çıkan nötronlar başlatır ve bundan sonrası kontrolsüz bir biçimde devam eder ve patlama gerçekleşir 1945 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nin attığı bombalar Japonya'ya çok zarar vermiştir Termonükleer bombanın bulunmasından sonra atom bombası taktik silahı olmuştur Nükleer silahların üretimine başlanmasına neden olmuştur İlk olarak Nazi Almanya'sına atılacaktı Ama savaşta Almanya yenilince Japonya'ya atıldı

Tarihi
İlk deneyler kamuoyunda gizli bir şekilde yapılmıştır Bu deneyler 1940'larda Klimorton'da gerçekleşmiştir Deneylerin yapıldığı bölgeye yakın yerlerdeki kasabalarda daha sonraki yıllarda engelli doğum oranları aşırı bir şekilde artmıştır Dahası deneylerde yer alan askerlerin ilerde kanser oldukları konusunda bilimsel bir çok tıbbi bilgi uzun seneler kamuoyundan saklanmıştır

II Dünya Savaşı sırasında, Manhattan Projesi adıyla, ilk çalışmalar başladı 1942 yılında ABD'nin New Mexico eyaletindeki Los Alamos bölgesinde gizlice bir grup ünlü bilim adamı toplandı Robert J Oppenheimer öncülüğünde 3 yıl çalıştıktan sonra ilk bombayı yapmayı başardılar Aynı esnada Tennessee eyaletinin Oak Ridge kasabasında gizli bir üs daha kuruldu Burada da patlayacak zengin malzemenin üretimi çalışmaları başladı

6 Ağustos 1945 sabahı ilk atom bombası Enola Gay isimli bir bombardıman uçağı ile Hiroşima’ya atıldı 3 gün sonra 9 Ağustos'ta Nagasaki'ye atıldı



B61
B61, uranyum içeren bir ve 03, 15, 5, 10, 60, 80, veya 170 kiloton patlayıcı gücü olan Amerikan yapımı taktik nükleer bombadır

1963 yılında ABD'nin New Mexico eyaletindeki Los Alamos Ulusal Laboratuvarlarında dizayn edilmiştir İlk denemesi 1961 yılında yapılmış, çalışmalar sonucu 1968 yılında tamamen kullanıma hazır hale getirilmiştir

B61 taktik nükleer bombası; B-1, B-2, B-52 ve FB-111 adlı stratejik bombardıman uçakları ile F-100, F-104, F-16, F-105, F-115 ve F-4 adlı savaş-bombardıman uçaklarında kullanılabilir



Fat Man
ABD tarafından 9 Ağustos 1945 günü Nagasaki Japonya'ya atılan atom bombasının takma ismi II Dünya Savaşı sırasında kullanılan nükleer silahların ikincisidir ve o güne kadar yapılmış üçüncü nükleer patlamayı gerçekleştirmiştir Gerçekleşmiş ilk nükleer patlama Trinity testi ve ikinci patlama ise Little Boy'un patlatılmasıdır Fat Man, iç patlamalı plütonyum çekirdekli bir atom bombası idi



Fisyon
Fisyon, çekirdek fiziğinde kararlılığı az ve büyük olan çekirdeklerin kararlı küçük çekirdeklere dönüşmesidir Bu olayda büyük miktarda enerji açığa çıkar Bölünme tepkimeleri atom bombalarının yapımında ve nükleer santrallarda enerji üretiminde kullanılır

Örneğin nötronla bombardıman edilen uranyum 238 çekirdeği nötronu aldığı zaman kararsızlaşarak baryum 142 ve kripton 91'e dönüşür Bununla birlikte üç nötron salar ve yüksek miktarda gamma ışıması yapar Bu yaklaşık 25000 ton kömürün enerjisine eşittir Fisyon tepkimelerinde açığa çıkan enerji nükleer reaktörlerde kontrollü olarak kullanılarak enerji elde edilebilir Ayrıca açığa çıkan alfa ve gama ışınları bilimsel deneylerde kullanılır

Fisyon tepkimesinde açığa çıkan nötronlar ortamdan uzaklaştırılmazsa tepkime zincirleme devam eder

Fisyon tepkimeleri için bir ilk enerjiye (aktiflenme enerjisi) ihtiyaç vardır

Hidrojen bombası veya Füzyon bombası
Hidrojen bombası veya Füzyon bombası, kontrolsüz termonükleer enerji sağlayabilen yıkıcı nükleer silah

Hidrojen bombasının yüksek boyutlardaki patlama gücü, hidrojen atomlarının birleşerek helyum atom yapısına dönüştüğü termonükleer tepkimeden doğar Bir başka deyişle, hidrojen bombasının patlaması bir çekirdek kaynaşması ya da birleşmesidir (füzyon) Oysa atom bombasınınki bir çekirdek bölünmesidir (fisyon)

Atom bombasının aksine fisyon değil füzyon reaksiyonu esasına dayalıdır Füzyon reaksiyonunu başlatmak için gerekli ateşleme, sıcaklık küçük bir atom bombasını patlatmak suretiyle sağlanır Ancak reaksiyon çok kısa bir sürede olduğundan, bomba maddesi buharlaştığı için toplam maddenin yalnızca bir kısmı füzyona uğrar Füzyona uğrayan madde bir uranyum kılıfı içine alınacak olursa, bu iki bakımdan yarar sağlar:

Uranyumun ağır bir metal olması ve buharlaşma sıcaklıklığının çok yüksek olması termonükleer enerjinin daha uzun sürmesini sağlar
Füzyondan meydana gelen nötronlar uranyumun fisyonuna sebep olacağından patlamadan açığa çıkacak enerji daha da artmış olur

Küçük atom bombalarına ihtiyaç duyan hidrojen bombalarına temiz, büyük atom bombalarına ihtiyaç duyanlara ise kirli bomba denir

Termonükleer reaksiyonlar için gerekli ısının kimyasal patlayıcı maddeler ile sağlanması düşünülmüştür Bu durumda deklanşör görevini gören atom bombasına gerek kalmayacak ve radyoaktivitesi de ortadan kalkmış olacaktır

Termonükleer ürünlerden hiçbiri radyoaktif değildir Sadece trityum zayıf bir radyoaktivite gösterir O halde hidrojen bombasının radyoaktif etkisi yoktur, ancak bu bombayı ateşlemek için kullanılan atom bombasından gelen etki vardır Oldukça küçük deklanşör atom bombaları kullanan hidrojen bombalarında bu etki azdır

Kobalt bombası
Kobalt bombası, fizikçi Leó Szilárd tarafından teorik olarak ortaya konulmuş "tuzlanmış" nükleer bomba Szilárd, bu tarz bir bombayla dünya üzerindeki tüm yaşamın yok edilebileceğini öne sürmüştür Silahın sıkıştırması, uranyum 235 gibi ikinci bir fisyona uygun materyal yerine sıradan [kobalt] metaliyle yapılmaktadır Bu sayede nükleer bombanın ilk çekirdeğinden oluşan nötron yağmuru, kobalt atomlarını bombalayarak 60Co'ya dönüşmesine sebep olacaktır 60Co, beta bozunumuna uğrarken çok güçlü gama ışınları da yayımlar; bu sebeple radyoterapi uygulamalarında da kullanılmıştır

Kobalt Bombasının Etkileri
Kobalt bombasının nükleer döküntülerinin yarı ömrü 527 yıl olacaktır İlk yarı ömür boyunca bu nükleer döküntüler çok yüksek radyasyon düzeyine sahip olurlar Bu sebeple Szilárd, bu bombaların dünyadaki tüm yaşamı yok edebileceğini düşünmüştür Bir gram 60Co, yaklaşık 50 curie (185 terabekerel) radyoaktivite yaymaktadır Yakın mesafede tutulduğunda, bu miktarda Kobalt-60 bir insana dakikada yaklaşık 05 gray iyonize edici radyasyon bulaştıracaktır Bir gram 60Co tarafından birkaç dakika içinde vücuda uygulanacak 3 ila 4 gray radyasyon, popülasyonun %50'sini otuz gün içinde öldürebilir Daha düşük 60Co miktarları daha uzun zamanda öldürecek, ancak daha geniş bir alanda etkili olacaktır

Bu tip bombaların sıradışı tarafı, 527 yıllık yarı ömürlü ve filtrelemesi zor olan 60Co sebebiyle radyasyon seviyesinin düşmesini bir sığınakta beklemenin pratik olmaması, ama bomba atılan bölgenin 15 ile 20 yıl arasında yeniden yerleşilebilecek ölçüde radyasyondan arınacak olmasıdır Bu sürede 60Co, zararsız olan nikel-60'a (60Ni) dönüşecektir



Little Boy
Little Boy, dünyada saldırı amacıyla kullanılan ilk atom bombasının adı 6 Ağustos 1945 tarihinde, ABD tarafından, Japonya'nın Hiroşima şehrine atılmıştır

Uranyum atomunun parçalanmasından ortaya çıkan enerjiden gücünü alan bu bomba, ABD'nin II Dünya Savaşı sırasında sürdürdüğü gizli Manhattan Projesi sonucunda geliştirildi

Hiroşima'daki patlama, ABD'de yapılan Trinity Test'in ardından gelen, tarihin ikinci nükleer patlamasıdır Bunu, üç gün sonra Nagasaki'ye atılan "Fat Man" adlı atom bombası izlemiştir

Nötron bombası
Nötron bombası, teknik olarak gelişmiş bir taktik nükleer silahtır Nötron bombası gelişmiş radyasyon silahları (enhanced radiation weapon - ERW) kapsamında yer almaktadır

Tarihçe
Nötron bombası, 1958 yılında fizikçi Samuel Cohen tarafından bulundu İlk başlarda dönemin ABD başkanı John F Kennedy'nin karşı çıkmasına rağmen 1963 yılında Nevada'da bir yer altı üssünde denemesi yapıldı[1] Geliştirilmesi sonraki başkan Jimmy Carter döneminde 1978 yılına kaldıysa da protestolar yüzünden ertelendi Üretimine başlanması 1981 yılında başkan Ronald Reagan döneminde oldu ABD'nde üç tip ERW silahı üretildi[2] Orta menzilli WR66 savaş başlığı anti-ICBM Sprint füzesi 1970 yılı ortalarında yapıldı Ardından kısa menzilli W70 Mod 3 savaş başlığı ile W79 Mod 0 taktik füzeleri nötron bombası tipleri olarak geliştirildi

Son iki tip, George W Bush zamanında 1992 yılında soğuk savaşın bitimiyle demonte edilerek 2003 yılında kullanımdan kaldırıldı 1999 yılı "Cox Raporu", Çin'de nötron bombası üretiminin olanaklılığından sözetmektedir

Teknik bakış
Nötron bombası, füzyon ilkesiyle çalışmaktadırAtomun parçalanmasıyla ortaya çıkan milyonlarca derecelik ısı kaynağı içinde atom çekirdeklerinin birleşmesi sonucu oluşan füzyon sırasında etkileşen queterium ve tritium iyonlarının 14000000 elektron volt enerji yüklü nötron saçılır Bu nötron ışınları, binalar ve çevreye bir zarar vermemekle birlikte insan hayatı için kesin öldürücü tehlike içermektedir
Nötron bombasının yaydığı tritiumun yaklaşık 13,32 yıl ömrü vardır Bu aktivasyon, atom bombasına göre on kat daha fazladır

Nükleer üçleme
Nükleer üçleme (en: Nuclear triad), üç bileşenden oluşan nükleer cephane anlamına karşılık gelir Üç kollu bir nükleer beceriye sahip olmanın amacı, herhangi bir düşmanın bir ilk vuruş saldırısında ülkenin bütün nükleer güçlerini yok etmesi olasılığını önemli ölçüde düşürmektir Öyle ki, karşılık olarak güvenilir ikinci bir vuruş tehdidini sağlar ve böylece bir milletin nükleer caydırıcılığını artırır
Geleneksel Bileşenler
Geleneksel nükleer strateji saldırıya karşı en iyi derecede caydırıcılığı elinde tutan bir nükleer üçleme olsa da, gerçek dünyada, çoğu nükleer güç tam bir üçleme oluşturacak askeri bütçeye sahip değildir Nükleer çağın çoğu zamanında yalnızca Amerika Birleşik Devletleri ve Sovyetler Birliği nükleer üçlemelerini sürdürebilmiştir Hem Birleşik Devletler hem de eski Sovyetler Birliği, nükleer üçlemelerini şu parçaları içeren aynı plana göre oluşturmuşlardır:
Stratejik bombardıman uçakları (bir gemi veya yere kurulu; bombalar ve füzelerle donanmış)
Yere kurulu füzeler (MRBM'ler ve ICBM'ler)
Balistik füze denizaltıları

PGM-17
PGM-17 ya da Tor Füzesi, nükleer harp başlığı ile teçhiz edilmiş roket motorlu, orta menzilli, tek kademeli ve sıvı yakıtlı balistik füze Bu füze, ayrıca ataletli güdüm sistemi ile teçhiz edilmiş ve her birinde üç füze rampası bulunan dağınık atış grupları halinde tertiplenmiştir Tor füzeleri Amerikan kuvvetlerinde kullanılmamaktadır



Topol RS-12m
Rus yapımı dünyanın en uzun menzile sahip (10000 km) karadan karaya balistik füzesi[kaynak belirtilmeli] 3 kademeli olup hedefine sabit bir noktadan yaklaşmaz; yani istediği yerden istediği zaman atış yapabilir 1 ton savaş başlığı taşıyabilir ve yaklaşık 45 ton ağırlığındadır

Uranyum-235
Uranyum-235, (kim simge 235U), 1935 yılında ABD'li nükleer fizikçi Arthur Jeffrey Dempster tarafından keşfedilen, 92 proton ve 143 nötronlu bir Uranyum izotopudur Bu izotopu bir başka radyoaktif Uranyum izotopu olan 238U'den ayıran en önemli özelliği doğada ekonomik miktarlarda bulunması ve zincirleme fisyon reaksiyonu yaratabilmesidir 235U'in yarılanma zamanı (yarı ömrü) 7038·108 yıldır ve radyoaktif bozunma sonucu Toryum-231 izotopunu oluşturur Sadece bir adet 235U atomunun fisyonundan 200 MeV = 32 × 10-11 J, yani 18 TJ/mol = 77 TJ/kg'lik enerji açığa çıkar Doğadaki toplam doğal uranyumun kütle olarak yanlızca %072'si U-235'dir, geri kalanın çoğu U-238'dir En önemli kullanım alanları nükleer silahlar ve elektrik santralleridir

Uranyum-238
'Uranyum-238, (kim simge 238U veya U-238), 92 proton ve 146 nötronu ile doğada en sık rastlanan (tümü içindeki oranı %99284) Uranyum izotopudur 238U'in yarılanma zamanı (yarı ömrü) 446 × 109 (446 milyar) yıldır ve radyoaktif ışıma yaparak (doğal ışıma enerjisi 4267 MeV) sırasıyla bir başka uranyum izotopu olan 239U, Neptünyum 239Np ve Plütonyum 239Pu'a indirgenir Silah sanayiinde zırh ve zırh delici mermilerde sıklıkla kullanılan Zayıflatılmış Uranyum içerisinde bol miktarda 238U izotopu bulunurken, nükleer silah yapımında kullanılan Zenginleştirilmiş Uranyum ise yüksek oranda 235U izotopundan oluşur 238U direkt nükleer yakıt olarak kullanıma uygun değildir, ancak reaktör ortamında fisyon özelliği bulunan plütonyum elementinin üretiminde kullanılabilir

Yoğunlaşma bulutu
Nispeten nemli bir atmosferdeki nükleer (veya atomik) patlamayı takiben ateş topunu geçişi olarak çevreleyen çok ince su damlacıklarından duman veya sis Patlamanın negatif safhasındaki hava genişlemesi ısının azaldığı patlama sonuçlarında dalgalanmakta, bu nedenle havadaki mevcut su buharının yoğunlaşması oluşmakta ve bir bulut teşkil etmektedir Bulut, basıncın normale döndüğü ve hava sıcaklığının tekrar yükseldiği zaman hemen ortadan kalkmaktadır Bu olgu, Wilson bulut kümesinde Fizikçiler tarafından kullanılana benzerdir ve bazen bulut küme etkisi olarak anılmaktadır

Zayıflatılmış Uranyum
Zayıflatılmış Uranyum, yapısındaki radyoaktif Uranyum-235 izotoplarının büyük kısmını kaybetmiş uranyuma denir Zayıflatılmış Uranyum, atom silahı veya atom enerjisi santrali için yakıt üretmek amacıyla uranyum zenginleştirilmesi sırasında ortaya çıkan bir yan üründür Özkütlesi ve dayanıklılığı çok yüksek olduğundan silah sanayiide, özellikle mermi ve zırh yapımında, kullanılmaktadır

Üretimi
Uranyum, doğada bulunan zayıf radyoaktif özellikler gösteren bir ağır metaldir Bilinen üç izotopu vardır: 234U, 235U, 238U Bu izotoplardan 234U ve 235U fisil, 238U fisil değildir Doğadan çıkarılan uranyumun kütlece % 99,27'si 238U'den oluşur

Uranyum, doğada bulunduğu haliyle zincirleme çekirdek tepkimesine giremez Bu nedenle atom silahları ve atom enerjisi santrallerinde yakıt olarak kullanılan uranyumun içindeki radyoaktif izotopların oranının arttırılması gerekir Uranyum zenginleştirmesi denilen bu süreç sonucunda radyoaktif izotoplarca zengin yakıt oluştuğu gibi radyoaktif izotoplarını kaybetmiş zayıflatılmış uranyum da oluşur 1 gram zenginleştirilmiş uranyum üretildiğinde, yaklaşık 7 gram zayıflatılmış uranyum oluşur Zayıflatılmış uranyum % 99,8 oranında 238U içerir

Zayıflatılmış Uranyum'un özkütlesi 19050 g/m3'tür Bu değer, yaklaşık olarak kurşunun özkütlesinden %70 daha fazladır[2]
Radyoaktif izotoplarının büyük kısmı çıkarılmış olduğundan zayıflatılmış uranyum, doğada uranyumun %60'ı kadar radyoaktif aktivite gösterir

Kullanıldığı yerler
Yoğunluğunun çok yüksek olmasından dolayı zayıflatılmış uranyum, silah sanayiinde zırh ve zırh delici mermilerde kullanılmaktadır

Zenginleştirilmiş uranyum
Zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki Uranyum-235 (kim sembol 235U) oranı belirli yöntemlerle doğal seviyelerin üzerine çıkartılmış uranyum karışımıdır Doğada bulunan toplam uranyum elementinin %99284'u Uranyum-238 (kim sembol 238U) izotopundan oluşur Zincirleme fisyon gerçekleştirme kabiliyeti bulunan tek uranyum izotopu olan Uranyum-235'in tüm uranyum rezervleri içerisindeki payı yalnızca %072'dir Bu yüzden nükleer yakıt amaçlı olarak kullanılabilmesi için 235U izotopunun uranyum karışımı içerisindeki oranı arttırılmalıdır

Zenginleştirilmiş uranyum, hem sivil amaçla elektrik üretimi için kullanılan reaktörler hem de askeri amaçlı nükleer silahlar ve harp başlıkları için kullanılan, kilit önemi haiz bir yakıttır Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı dünyadaki tüm uranyum kaynaklarını ve zenginleştirme tesislerini gözlem altında tutarak bu kaynağın barışçıl amaçla kullanılıp kullanılmadığını denetlemekle görevlidirABD'nin Manhattan Projesi döneminde zenginleştirilmiş uranyuma, ilgili nükleer tesislerin bulunduğu Oak Ridge (+alloy / alasim) isminden esinlenilerek oralloy kod adı verilmiştir Bu kodisim günümüzde de endüstrinin uzmanları tarafından yer yer kullanılmaktadır 2007 senesi itibariyle dünyada nükleer silah üretimi, askeri deniz ulaşımı ve az sayıdaki araştırma reaktörleri için yaklaşık 2,000 ton zenginleştirilmiş uranyum üretilmiştir Zenginleştirilme işleminden arta kalan Uranyum-238'e indirgenmiş veya Zayıflatılmış Uranyum denir Zayıflatılmış uranyum doğal uranyumdan daha az radyoaktiftir ve özellikle sert zırhların ve zırh delici mermilerin üretiminde veya metal sanayiinde yoğunluk olarak yüksek alaşımların üretimi ve işlenmesinde kullanılmaktadır

Derecelendirme
Az zenginleştirilmiş uranyum (AZU)
Az zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki 235U konsantrasyonu %09 ila %2 arasında olan uranyum yakıtıdır Bu yakıt günümüzde CANDU gibi ağır su ile çalışan reaktörlerde kullanılan doğal uranyumun yerini almaktadır

Geri kazandırılmış uranyum (GKU), bir başka az zenginleştirilmiş uranyum (AZU) sınıfıdır ve hafif sulu reaktörlerde kullanılan nükleer yakıtın yeniden işlenmesi ile elde edilir

Orta zenginleştirilmiş uranyum (OZU)
Orta zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki 235U konsantrasyonu %2 ila %20 arasına çıkartılmış uranyum yakıtıdır Özellikle hafif sulu reaktörlerde ve sivil/askeri araştırma reaktörlerinde kullanılır

Yüksek zenginleştirilmiş uranyum (YZU)
Yüksek zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki 235U veya 233U konsantrasyonu %20'den daha yüksek olan uranyum yakıtıdır

Nükleer silahlarda bulunan zincirleme fisyon yaratmaya uygun yakıt genellikle %85 veya daha fazla 235U içerir Bu orana bazen silah düzeyi uranyum da denir Teoride bir nükleer silah %20 düzeyinde 235U'den oluşan yakıtla da üretebilir, ancak bu verimsiz bir orandır YZU ayrıca hızlı nötron reaktörleri, uçak gemileri ve balistik denizaltılar gibi deniz araçlarını itmede kullanılan reaktörlerde yakıt olarak yer almaktadır



YZU tableti

Çar Bombası
AN602 kod adlı hidrojen bombasının diğer bir adıdır Dünya'da bugüne kadar patlatılmış en büyük ve en etkili nükleer silahtır

Çar Bombası Sovyetler Birliği (SSCB) tarafından 30 Ekim 1961 tarihinde patlatılmıştır Bomba en başta 100 MT (1 MT, 1 Megaton TNT'nin patlama gücüne eşittir) olarak tasarlanmış, ancak nükleer tehlikelerden dolayı gücü yarıya, 50 MT'ye düşürülmüştür Bomba 27 ton ağırlığında olup 8 metre uzunluğunda ve 2 metre çapındadır

Patlama sonucunda oluşan yoğunlaşma bulutu yerden yaklaşık 64 km yükselmiş, yani stratosferi aşarak mezosfere ulaşmıştır Ayrıca yoğunlaşma bulutunun tabanı da 40 km'ye kadar genişlemiştir

Bomba özel olarak geliştirilmiş Tupolev Tu-95 uçağından, yaklaşık 800 kg ağırlığındaki düşmeyi geciktirici bir paraşüt ile fırlatılmış, bu da uçağın güvenli bir bölgeye kadar uzaklaşabilmesini sağlamıştır

Nükleer silahlar
Atom bombası

B61

Fat Man

Fisyon

Hidrojen bombası

Kobalt bombası

Little Boy

Nötron bombası

Nükleer üçleme

PGM-17

Topol rs-12m

Uranyum-235

Uranyum-238

Yoğunlaşma bulutu

Zayıflatılmış uranyum

Zenginleştirilmiş uranyum

Çar Bombası



18 Nisan 1953 tarihinde ABD'de Nevada Nükleer test alanında patlatılan nükleer bomba
Nükleer silah

Nükleer silah, nükleer reaksiyon ve nükleer fisyonun birlikte kullanılmasıyla ya da çok daha kuvvetli bir füzyonla elde edilen yüksek yok etme gücüne sahip silahtır Genel patlayıcılardan farklı olarak çok daha fazla zarar vermek amaçlı kullanılır Sadece kullanılan bir silah, tüm bir kenti ya da bir ülkeyi canlı, cansız ne varsa tamamen yok edecek güçtedir

Savaş tarihinde, nükleer silah ABD tarafından II Dünya Savaşı'nın son günlerinde iki kez kullanılmıştır İlk olay 6 Ağustos 1945 sabahı, Little Boy (küçük çocuk) kod isimli uranyum tipi silahın Japonya'nın Hiroşima kentine atılmasıyla vuku bulmuştur Üç gün sonra ise Fat Man (Şişman adam) kod isimli plutonyum tipi silah aynı ülkenin Nagazaki kentine atılmıştır Kullanılan bu silahlar neticesinde çoğu sivil 120000 kişi yaşamını kaybetmiştir Bu olaylardan sonra nükleer silah kullanımı üzerindeki tartışmalar hız kazanmıştır

İki temel nükleer silah türü vardır İlki, Hiroşima'ya atılan uranyum veya Nagasaki'ye plutonyum bombasındaki gibi uranyumötesi ağır atom çekirdeklerini bölerek enerji elde eden fisyon bombalarıdır Bu silahlarda uranyum ve plütonyum gibi ağır elementlerin parçalanabilir izotopları, süperkritik kütle denilen belli bir ağırlık limiti üzerinde bir araya getirildiğinde zincirleme reaksiyona girerek çok büyük bir güç üretirler Hidrojen bombası veya füzyon bombası denen ikinci tipte ise ateşlenen bir fisyon bombası ile hidrojen çekirdekleri birleşmeye (füzyona) zorlanır, bu sayede çok yüksek bir enerji ortaya çıkar Fisyon bombalarının teorik üst limitleri olsa da, füzyon bombalarının gücünde bir üst limit yoktur



Atom bombası

Atom bombası, patlamanın kontrolsüz çekirdek tepkimesi yoluyla sağlandığı bomba modelidir Çekirdek tepkimesi zincirleme ve çok hızlı gerçekleştiğinden ortaya devasa bir enerji açığa çıkar ve bu da patlama ile beraberinde şok dalgası yaratır

İçeriği

Fisyon tipi çekirdek tepkimesine dayalı atom bombalarında yüksek zenginlikte (saflıkta) Uranyum (235U) veya Plütonyum (239Pu) kullanılır Günümüzde üretilen bombalar daha çok plütonyum içeriklidir Bu yüksek zenginlikte malzeme, zenginleştirme tesislerinden ya da nükleer reaktörlerden elde edilmektedir

Zincirleme çekirdek tepkimesinin gerçekleşmesi için, ortamın kritik adı verilen seviyede ya da üstünde olması gerekmektedir Bunun için de belli miktardaki kütlenin belli bir hacimde olması gereklidir Bu gereken en az kütleye kritik kütle, hacime de kritik hacim denir Atom bombalarına kritik kütle sağlanacak miktarda malzeme konur fakat bu malzeme öyle bir dağınık yerleştirilir ki, kritik hacim şartı sağlanamaz ve bu sayede bomba beklerken ya da taşınırken tamamen güvenli bir şekilde durur

Atom bombasında patlamanın gerçekleşmesi için nükleer malzeme dışında iki ayrı önemli bölüm daha vardır Bunlardan biri tetiklemeyi yapacak olan fünye diyebileceğimiz parçadır Genelde dinamit kullanılır Bombanın patlaması için bu az miktardaki dinamit ilk olarak patlar ve patlamanın etkisi ile dağınık nükleer malzeme bir araya gelerek kritik hacme ulaşır İkincisi ise nötron kaynağıdır Artık kritik kütlede ve hacimde olan malzemede zincirleme çekirdek tepkimesini bu nötron kaynağından çıkan nötronlar başlatır ve bundan sonrası kontrolsüz bir biçimde devam eder ve patlama gerçekleşir 1945 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nin attığı bombalar Japonya'ya çok zarar vermiştir Termonükleer bombanın bulunmasından sonra atom bombası taktik silahı olmuştur Nükleer silahların üretimine başlanmasına neden olmuştur İlk olarak Nazi Almanya'sına atılacaktı Ama savaşta Almanya yenilince Japonya'ya atıldı

Tarihi

İlk deneyler kamuoyunda gizli bir şekilde yapılmıştır Bu deneyler 1940'larda Klimorton'da gerçekleşmiştir Deneylerin yapıldığı bölgeye yakın yerlerdeki kasabalarda daha sonraki yıllarda engelli doğum oranları aşırı bir şekilde artmıştır Dahası deneylerde yer alan askerlerin ilerde kanser oldukları konusunda bilimsel bir çok tıbbi bilgi uzun seneler kamuoyundan saklanmıştır

II Dünya Savaşı sırasında, Manhattan Projesi adıyla, ilk çalışmalar başladı 1942 yılında ABD'nin New Mexico eyaletindeki Los Alamos bölgesinde gizlice bir grup ünlü bilim adamı toplandı Robert J Oppenheimer öncülüğünde 3 yıl çalıştıktan sonra ilk bombayı yapmayı başardılar Aynı esnada Tennessee eyaletinin Oak Ridge kasabasında gizli bir üs daha kuruldu Burada da patlayacak zengin malzemenin üretimi çalışmaları başladı

6 Ağustos 1945 sabahı ilk atom bombası Enola Gay isimli bir bombardıman uçağı ile Hiroşima?ya atıldı 3 gün sonra 9 Ağustos'ta Nagasaki'ye atıldı



B61

B61, uranyum içeren bir ve 03, 15, 5, 10, 60, 80, veya 170 kiloton patlayıcı gücü olan Amerikan yapımı taktik nükleer bombadır

1963 yılında ABD'nin New Mexico eyaletindeki Los Alamos Ulusal Laboratuvarlarında dizayn edilmiştir İlk denemesi 1961 yılında yapılmış, çalışmalar sonucu 1968 yılında tamamen kullanıma hazır hale getirilmiştir

B61 taktik nükleer bombası; B-1, B-2, B-52 ve FB-111 adlı stratejik bombardıman uçakları ile F-100, F-104, F-16, F-105, F-115 ve F-4 adlı savaş-bombardıman uçaklarında kullanılabilir



Fat Man

ABD tarafından 9 Ağustos 1945 günü Nagasaki Japonya'ya atılan atom bombasının takma ismi II Dünya Savaşı sırasında kullanılan nükleer silahların ikincisidir ve o güne kadar yapılmış üçüncü nükleer patlamayı gerçekleştirmiştir Gerçekleşmiş ilk nükleer patlama Trinity testi ve ikinci patlama ise Little Boy'un patlatılmasıdır Fat Man, iç patlamalı plütonyum çekirdekli bir atom bombası idi



Fisyon

Fisyon, çekirdek fiziğinde kararlılığı az ve büyük olan çekirdeklerin kararlı küçük çekirdeklere dönüşmesidir Bu olayda büyük miktarda enerji açığa çıkar Bölünme tepkimeleri atom bombalarının yapımında ve nükleer santrallarda enerji üretiminde kullanılır

Örneğin nötronla bombardıman edilen uranyum 238 çekirdeği nötronu aldığı zaman kararsızlaşarak baryum 142 ve kripton 91'e dönüşür Bununla birlikte üç nötron salar ve yüksek miktarda gamma ışıması yapar Bu yaklaşık 25000 ton kömürün enerjisine eşittir Fisyon tepkimelerinde açığa çıkan enerji nükleer reaktörlerde kontrollü olarak kullanılarak enerji elde edilebilir Ayrıca açığa çıkan alfa ve gama ışınları bilimsel deneylerde kullanılır

Fisyon tepkimesinde açığa çıkan nötronlar ortamdan uzaklaştırılmazsa tepkime zincirleme devam eder

Fisyon tepkimeleri için bir ilk enerjiye (aktiflenme enerjisi) ihtiyaç vardır

Hidrojen bombası veya Füzyon bombası

Hidrojen bombası veya Füzyon bombası, kontrolsüz termonükleer enerji sağlayabilen yıkıcı nükleer silah

Hidrojen bombasının yüksek boyutlardaki patlama gücü, hidrojen atomlarının birleşerek helyum atom yapısına dönüştüğü termonükleer tepkimeden doğar Bir başka deyişle, hidrojen bombasının patlaması bir çekirdek kaynaşması ya da birleşmesidir (füzyon) Oysa atom bombasınınki bir çekirdek bölünmesidir (fisyon)

Atom bombasının aksine fisyon değil füzyon reaksiyonu esasına dayalıdır Füzyon reaksiyonunu başlatmak için gerekli ateşleme, sıcaklık küçük bir atom bombasını patlatmak suretiyle sağlanır Ancak reaksiyon çok kısa bir sürede olduğundan, bomba maddesi buharlaştığı için toplam maddenin yalnızca bir kısmı füzyona uğrar Füzyona uğrayan madde bir uranyum kılıfı içine alınacak olursa, bu iki bakımdan yarar sağlar:

Uranyumun ağır bir metal olması ve buharlaşma sıcaklıklığının çok yüksek olması termonükleer enerjinin daha uzun sürmesini sağlar

Füzyondan meydana gelen nötronlar uranyumun fisyonuna sebep olacağından patlamadan açığa çıkacak enerji daha da artmış olur

Küçük atom bombalarına ihtiyaç duyan hidrojen bombalarına temiz, büyük atom bombalarına ihtiyaç duyanlara ise kirli bomba denir

Termonükleer reaksiyonlar için gerekli ısının kimyasal patlayıcı maddeler ile sağlanması düşünülmüştür Bu durumda deklanşör görevini gören atom bombasına gerek kalmayacak ve radyoaktivitesi de ortadan kalkmış olacaktır

Termonükleer ürünlerden hiçbiri radyoaktif değildir Sadece trityum zayıf bir radyoaktivite gösterir O halde hidrojen bombasının radyoaktif etkisi yoktur, ancak bu bombayı ateşlemek için kullanılan atom bombasından gelen etki vardır Oldukça küçük deklanşör atom bombaları kullanan hidrojen bombalarında bu etki azdır

Kobalt bombası

Kobalt bombası, fizikçi Leó Szilárd tarafından teorik olarak ortaya konulmuş "tuzlanmış" nükleer bomba Szilárd, bu tarz bir bombayla dünya üzerindeki tüm yaşamın yok edilebileceğini öne sürmüştür Silahın sıkıştırması, uranyum 235 gibi ikinci bir fisyona uygun materyal yerine sıradan [kobalt] metaliyle yapılmaktadır Bu sayede nükleer bombanın ilk çekirdeğinden oluşan nötron yağmuru, kobalt atomlarını bombalayarak 60Co'ya dönüşmesine sebep olacaktır 60Co, beta bozunumuna uğrarken çok güçlü gama ışınları da yayımlar; bu sebeple radyoterapi uygulamalarında da kullanılmıştır

Kobalt Bombasının Etkileri

Kobalt bombasının nükleer döküntülerinin yarı ömrü 527 yıl olacaktır İlk yarı ömür boyunca bu nükleer döküntüler çok yüksek radyasyon düzeyine sahip olurlar Bu sebeple Szilárd, bu bombaların dünyadaki tüm yaşamı yok edebileceğini düşünmüştür Bir gram 60Co, yaklaşık 50 curie (185 terabekerel) radyoaktivite yaymaktadır Yakın mesafede tutulduğunda, bu miktarda Kobalt-60 bir insana dakikada yaklaşık 05 gray iyonize edici radyasyon bulaştıracaktır Bir gram 60Co tarafından birkaç dakika içinde vücuda uygulanacak 3 ila 4 gray radyasyon, popülasyonun %50'sini otuz gün içinde öldürebilir Daha düşük 60Co miktarları daha uzun zamanda öldürecek, ancak daha geniş bir alanda etkili olacaktır

Bu tip bombaların sıradışı tarafı, 527 yıllık yarı ömürlü ve filtrelemesi zor olan 60Co sebebiyle radyasyon seviyesinin düşmesini bir sığınakta beklemenin pratik olmaması, ama bomba atılan bölgenin 15 ile 20 yıl arasında yeniden yerleşilebilecek ölçüde radyasyondan arınacak olmasıdır Bu sürede 60Co, zararsız olan nikel-60'a (60Ni) dönüşecektir



Little Boy

Little Boy, dünyada saldırı amacıyla kullanılan ilk atom bombasının adı 6 Ağustos 1945 tarihinde, ABD tarafından, Japonya'nın Hiroşima şehrine atılmıştır

Uranyum atomunun parçalanmasından ortaya çıkan enerjiden gücünü alan bu bomba, ABD'nin II Dünya Savaşı sırasında sürdürdüğü gizli Manhattan Projesi sonucunda geliştirildi

Hiroşima'daki patlama, ABD'de yapılan Trinity Test'in ardından gelen, tarihin ikinci nükleer patlamasıdır Bunu, üç gün sonra Nagasaki'ye atılan "Fat Man" adlı atom bombası izlemiştir

Nötron bombası

Nötron bombası, teknik olarak gelişmiş bir taktik nükleer silahtır Nötron bombası gelişmiş radyasyon silahları (enhanced radiation weapon - ERW) kapsamında yer almaktadır

Tarihçe

Nötron bombası, 1958 yılında fizikçi Samuel Cohen tarafından bulundu İlk başlarda dönemin ABD başkanı John F Kennedy'nin karşı çıkmasına rağmen 1963 yılında Nevada'da bir yer altı üssünde denemesi yapıldı[1] Geliştirilmesi sonraki başkan Jimmy Carter döneminde 1978 yılına kaldıysa da protestolar yüzünden ertelendi Üretimine başlanması 1981 yılında başkan Ronald Reagan döneminde oldu ABD'nde üç tip ERW silahı üretildi[2] Orta menzilli WR66 savaş başlığı anti-ICBM Sprint füzesi 1970 yılı ortalarında yapıldı Ardından kısa menzilli W70 Mod 3 savaş başlığı ile W79 Mod 0 taktik füzeleri nötron bombası tipleri olarak geliştirildi

Son iki tip, George W Bush zamanında 1992 yılında soğuk savaşın bitimiyle demonte edilerek 2003 yılında kullanımdan kaldırıldı 1999 yılı "Cox Raporu", Çin'de nötron bombası üretiminin olanaklılığından sözetmektedir

Teknik bakış

Nötron bombası, füzyon ilkesiyle çalışmaktadırAtomun parçalanmasıyla ortaya çıkan milyonlarca derecelik ısı kaynağı içinde atom çekirdeklerinin birleşmesi sonucu oluşan füzyon sırasında etkileşen queterium ve tritium iyonlarının 14000000 elektron volt enerji yüklü nötron saçılır Bu nötron ışınları, binalar ve çevreye bir zarar vermemekle birlikte insan hayatı için kesin öldürücü tehlike içermektedir

Nötron bombasının yaydığı tritiumun yaklaşık 13,32 yıl ömrü vardır Bu aktivasyon, atom bombasına göre on kat daha fazladır

Nükleer üçleme

Nükleer üçleme (en: Nuclear triad), üç bileşenden oluşan nükleer cephane anlamına karşılık gelir Üç kollu bir nükleer beceriye sahip olmanın amacı, herhangi bir düşmanın bir ilk vuruş saldırısında ülkenin bütün nükleer güçlerini yok etmesi olasılığını önemli ölçüde düşürmektir Öyle ki, karşılık olarak güvenilir ikinci bir vuruş tehdidini sağlar ve böylece bir milletin nükleer caydırıcılığını artırır
Geleneksel Bileşenler

Geleneksel nükleer strateji saldırıya karşı en iyi derecede caydırıcılığı elinde tutan bir nükleer üçleme olsa da, gerçek dünyada, çoğu nükleer güç tam bir üçleme oluşturacak askeri bütçeye sahip değildir Nükleer çağın çoğu zamanında yalnızca Amerika Birleşik Devletleri ve Sovyetler Birliği nükleer üçlemelerini sürdürebilmiştir Hem Birleşik Devletler hem de eski Sovyetler Birliği, nükleer üçlemelerini şu parçaları içeren aynı plana göre oluşturmuşlardır:

Stratejik bombardıman uçakları (bir gemi veya yere kurulu; bombalar ve füzelerle donanmış)

Yere kurulu füzeler (MRBM'ler ve ICBM'ler)

Balistik füze denizaltıları

PGM-17

PGM-17 ya da Tor Füzesi, nükleer harp başlığı ile teçhiz edilmiş roket motorlu, orta menzilli, tek kademeli ve sıvı yakıtlı balistik füze Bu füze, ayrıca ataletli güdüm sistemi ile teçhiz edilmiş ve her birinde üç füze rampası bulunan dağınık atış grupları halinde tertiplenmiştir Tor füzeleri Amerikan kuvvetlerinde kullanılmamaktadır



Topol RS-12m

Rus yapımı dünyanın en uzun menzile sahip (10000 km) karadan karaya balistik füzesi[kaynak belirtilmeli] 3 kademeli olup hedefine sabit bir noktadan yaklaşmaz; yani istediği yerden istediği zaman atış yapabilir 1 ton savaş başlığı taşıyabilir ve yaklaşık 45 ton ağırlığındadır

Uranyum-235

Uranyum-235, (kim simge 235U), 1935 yılında ABD'li nükleer fizikçi Arthur Jeffrey Dempster tarafından keşfedilen, 92 proton ve 143 nötronlu bir Uranyum izotopudur Bu izotopu bir başka radyoaktif Uranyum izotopu olan 238U'den ayıran en önemli özelliği doğada ekonomik miktarlarda bulunması ve zincirleme fisyon reaksiyonu yaratabilmesidir 235U'in yarılanma zamanı (yarı ömrü) 7038·108 yıldır ve radyoaktif bozunma sonucu Toryum-231 izotopunu oluşturur Sadece bir adet 235U atomunun fisyonundan 200 MeV = 32 × 10-11 J, yani 18 TJ/mol = 77 TJ/kg'lik enerji açığa çıkar Doğadaki toplam doğal uranyumun kütle olarak yanlızca %072'si U-235'dir, geri kalanın çoğu U-238'dir En önemli kullanım alanları nükleer silahlar ve elektrik santralleridir

Uranyum-238

'Uranyum-238, (kim simge 238U veya U-238), 92 proton ve 146 nötronu ile doğada en sık rastlanan (tümü içindeki oranı %99284) Uranyum izotopudur 238U'in yarılanma zamanı (yarı ömrü) 446 × 109 (446 milyar) yıldır ve radyoaktif ışıma yaparak (doğal ışıma enerjisi 4267 MeV) sırasıyla bir başka uranyum izotopu olan 239U, Neptünyum 239Np ve Plütonyum 239Pu'a indirgenir Silah sanayiinde zırh ve zırh delici mermilerde sıklıkla kullanılan Zayıflatılmış Uranyum içerisinde bol miktarda 238U izotopu bulunurken, nükleer silah yapımında kullanılan Zenginleştirilmiş Uranyum ise yüksek oranda 235U izotopundan oluşur 238U direkt nükleer yakıt olarak kullanıma uygun değildir, ancak reaktör ortamında fisyon özelliği bulunan plütonyum elementinin üretiminde kullanılabilir

Yoğunlaşma bulutu

Nispeten nemli bir atmosferdeki nükleer (veya atomik) patlamayı takiben ateş topunu geçişi olarak çevreleyen çok ince su damlacıklarından duman veya sis Patlamanın negatif safhasındaki hava genişlemesi ısının azaldığı patlama sonuçlarında dalgalanmakta, bu nedenle havadaki mevcut su buharının yoğunlaşması oluşmakta ve bir bulut teşkil etmektedir Bulut, basıncın normale döndüğü ve hava sıcaklığının tekrar yükseldiği zaman hemen ortadan kalkmaktadır Bu olgu, Wilson bulut kümesinde Fizikçiler tarafından kullanılana benzerdir ve bazen bulut küme etkisi olarak anılmaktadır

Zayıflatılmış Uranyum

Zayıflatılmış Uranyum, yapısındaki radyoaktif Uranyum-235 izotoplarının büyük kısmını kaybetmiş uranyuma denir Zayıflatılmış Uranyum, atom silahı veya atom enerjisi santrali için yakıt üretmek amacıyla uranyum zenginleştirilmesi sırasında ortaya çıkan bir yan üründür Özkütlesi ve dayanıklılığı çok yüksek olduğundan silah sanayiide, özellikle mermi ve zırh yapımında, kullanılmaktadır

Üretimi

Uranyum, doğada bulunan zayıf radyoaktif özellikler gösteren bir ağır metaldir Bilinen üç izotopu vardır: 234U, 235U, 238U Bu izotoplardan 234U ve 235U fisil, 238U fisil değildir Doğadan çıkarılan uranyumun kütlece % 99,27'si 238U'den oluşur

Uranyum, doğada bulunduğu haliyle zincirleme çekirdek tepkimesine giremez Bu nedenle atom silahları ve atom enerjisi santrallerinde yakıt olarak kullanılan uranyumun içindeki radyoaktif izotopların oranının arttırılması gerekir Uranyum zenginleştirmesi denilen bu süreç sonucunda radyoaktif izotoplarca zengin yakıt oluştuğu gibi radyoaktif izotoplarını kaybetmiş zayıflatılmış uranyum da oluşur 1 gram zenginleştirilmiş uranyum üretildiğinde, yaklaşık 7 gram zayıflatılmış uranyum oluşur Zayıflatılmış uranyum % 99,8 oranında 238U içerir

Zayıflatılmış Uranyum'un özkütlesi 19050 g/m3'tür Bu değer, yaklaşık olarak kurşunun özkütlesinden %70 daha fazladır[2]

Radyoaktif izotoplarının büyük kısmı çıkarılmış olduğundan zayıflatılmış uranyum, doğada uranyumun %60'ı kadar radyoaktif aktivite gösterir

Kullanıldığı yerler

Yoğunluğunun çok yüksek olmasından dolayı zayıflatılmış uranyum, silah sanayiinde zırh ve zırh delici mermilerde kullanılmaktadır

Zenginleştirilmiş uranyum

Zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki Uranyum-235 (kim sembol 235U) oranı belirli yöntemlerle doğal seviyelerin üzerine çıkartılmış uranyum karışımıdır Doğada bulunan toplam uranyum elementinin %99284'u Uranyum-238 (kim sembol 238U) izotopundan oluşur Zincirleme fisyon gerçekleştirme kabiliyeti bulunan tek uranyum izotopu olan Uranyum-235'in tüm uranyum rezervleri içerisindeki payı yalnızca %072'dir Bu yüzden nükleer yakıt amaçlı olarak kullanılabilmesi için 235U izotopunun uranyum karışımı içerisindeki oranı arttırılmalıdır

Zenginleştirilmiş uranyum, hem sivil amaçla elektrik üretimi için kullanılan reaktörler hem de askeri amaçlı nükleer silahlar ve harp başlıkları için kullanılan, kilit önemi haiz bir yakıttır Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı dünyadaki tüm uranyum kaynaklarını ve zenginleştirme tesislerini gözlem altında tutarak bu kaynağın barışçıl amaçla kullanılıp kullanılmadığını denetlemekle görevlidirABD'nin Manhattan Projesi döneminde zenginleştirilmiş uranyuma, ilgili nükleer tesislerin bulunduğu Oak Ridge (+alloy / alasim) isminden esinlenilerek oralloy kod adı verilmiştir Bu kodisim günümüzde de endüstrinin uzmanları tarafından yer yer kullanılmaktadır 2007 senesi itibariyle dünyada nükleer silah üretimi, askeri deniz ulaşımı ve az sayıdaki araştırma reaktörleri için yaklaşık 2,000 ton zenginleştirilmiş uranyum üretilmiştir Zenginleştirilme işleminden arta kalan Uranyum-238'e indirgenmiş veya Zayıflatılmış Uranyum denir Zayıflatılmış uranyum doğal uranyumdan daha az radyoaktiftir ve özellikle sert zırhların ve zırh delici mermilerin üretiminde veya metal sanayiinde yoğunluk olarak yüksek alaşımların üretimi ve işlenmesinde kullanılmaktadır

Derecelendirme

Az zenginleştirilmiş uranyum (AZU)

Az zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki 235U konsantrasyonu %09 ila %2 arasında olan uranyum yakıtıdır Bu yakıt günümüzde CANDU gibi ağır su ile çalışan reaktörlerde kullanılan doğal uranyumun yerini almaktadır

Geri kazandırılmış uranyum (GKU), bir başka az zenginleştirilmiş uranyum (AZU) sınıfıdır ve hafif sulu reaktörlerde kullanılan nükleer yakıtın yeniden işlenmesi ile elde edilir

Orta zenginleştirilmiş uranyum (OZU)

Orta zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki 235U konsantrasyonu %2 ila %20 arasına çıkartılmış uranyum yakıtıdır Özellikle hafif sulu reaktörlerde ve sivil/askeri araştırma reaktörlerinde kullanılır

Yüksek zenginleştirilmiş uranyum (YZU)

Yüksek zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki 235U veya 233U konsantrasyonu %20'den daha yüksek olan uranyum yakıtıdır

Nükleer silahlarda bulunan zincirleme fisyon yaratmaya uygun yakıt genellikle %85 veya daha fazla 235U içerir Bu orana bazen silah düzeyi uranyum da denir Teoride bir nükleer silah %20 düzeyinde 235U'den oluşan yakıtla da üretebilir, ancak bu verimsiz bir orandır YZU ayrıca hızlı nötron reaktörleri, uçak gemileri ve balistik denizaltılar gibi deniz araçlarını itmede kullanılan reaktörlerde yakıt olarak yer almaktadır



YZU tableti

Çar Bombası

AN602 kod adlı hidrojen bombasının diğer bir adıdır Dünya'da bugüne kadar patlatılmış en büyük ve en etkili nükleer silahtır

Çar Bombası Sovyetler Birliği (SSCB) tarafından 30 Ekim 1961 tarihinde patlatılmıştır Bomba en başta 100 MT (1 MT, 1 Megaton TNT'nin patlama gücüne eşittir) olarak tasarlanmış, ancak nükleer tehlikelerden dolayı gücü yarıya, 50 MT'ye düşürülmüştür Bomba 27 ton ağırlığında olup 8 metre uzunluğunda ve 2 metre çapındadır

Patlama sonucunda oluşan yoğunlaşma bulutu yerden yaklaşık 64 km yükselmiş, yani stratosferi aşarak mezosfere ulaşmıştır Ayrıca yoğunlaşma bulutunun tabanı da 40 km'ye kadar genişlemiştir

Bomba özel olarak geliştirilmiş Tupolev Tu-95 uçağından, yaklaşık 800 kg ağırlığındaki düşmeyi geciktirici bir paraşüt ile fırlatılmış, bu da uçağın güvenli bir bölgeye kadar uzaklaşabilmesini sağlamıştır

Nükleer Yakıt Süreci
Nükleer yakıt

Nükleer yakıt, nükleer enerji elde etmek için kontrollü nükleer füzyon ya da nükleer fizyon yapmak amacıyla kullanılan maddelerdir Nükleer yakıtlar tüm yakıtlar içinde enerji yoğunluğu en yüksek olanlarıdır

Çoğu nükleer yakıt nükleer fizyon yapma kapasitesi olan zincir reaksiyona sebebiyet veren elementlerden oluşur Bu yakıtların meydana getirdiği zincir reaksiyon nükleer reaktörlerde kontrol altında enerji sağlamak veya nükleer silahlarda kontrolsüz enerji sağlamak için kullanılır

En sık kullanılan nükleer yakıtlar plütonyum-239 (239Pu) ve uranyum-235 (235U)'dur Nükleer yakıtların maden safhasından sonra rafine edilmesi, saflaştırılması, kullanılması ve nükleer atık haline gelmesi nükleer yakıt döngüsü adını alır

Tüm nükleer yakıtlar nükleer fizyon'dan enerji elde etmez Plütonyum-238 ve bazı diğerleri radyoaktif bozunma sonucu az miktarda nükleer enerji elde etmekte kullanılabilirler Ayrıca tritiyum (3H) nükleer füzyon yoluyla enerji etmek için yakıt olarak kullanılır

Nükleer Yakıt Süreci
Nükleer yakıt

Nükleer yakıt, nükleer enerji elde etmek için kontrollü nükleer füzyon ya da nükleer fizyon yapmak amacıyla kullanılan maddelerdir Nükleer yakıtlar tüm yakıtlar içinde enerji yoğunluğu en yüksek olanlarıdır

Çoğu nükleer yakıt nükleer fizyon yapma kapasitesi olan zincir reaksiyona sebebiyet veren elementlerden oluşur Bu yakıtların meydana getirdiği zincir reaksiyon nükleer reaktörlerde kontrol altında enerji sağlamak veya nükleer silahlarda kontrolsüz enerji sağlamak için kullanılır

En sık kullanılan nükleer yakıtlar plütonyum-239 (239Pu) ve uranyum-235 (235U)'dur Nükleer yakıtların maden safhasından sonra rafine edilmesi, saflaştırılması, kullanılması ve nükleer atık haline gelmesi nükleer yakıt döngüsü adını alır

Tüm nükleer yakıtlar nükleer fizyon'dan enerji elde etmez Plütonyum-238 ve bazı diğerleri radyoaktif bozunma sonucu az miktarda nükleer enerji elde etmekte kullanılabilirler Ayrıca tritiyum (3H) nükleer füzyon yoluyla enerji etmek için yakıt olarak kullanılır