Nükleer Enerji-Uranyum Çekirdeğinin Bölünmesi

Nükleer Enerji-Uranyum Çekirdeğinin Bölünmesi

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 enerjiyle ilgili kimyasal ve fiziksel olgulara ilişkin olarak ATOM; ELEKTRON; KİMYA; MOLEKÜL; NÖTRON; PROTON; RADYOAKTİFLİK ve TEMEL PARÇACIKLAR maddelerine bakabilirsiniz

Normal bir kimyasal tepkimede, bu tepkimeye giren atomların yalnızca en dıştaki bazı elektronları arasında alışverişler gerçekleşir; yani, elementlerin atomları birbirleriyle birleşerek molekülleri oluştururken değişmeden kalırlar Kimyasal tepkimeler sırasında, maddedeki atomların yerleşiminden kaynaklanan kimyasal enerjinin bir bölümü açığa çıkabilir; yanma olayı bu tür bir tepkimedir Nükleer tepkimede ise, atomun tam ortasında bulunan, nötron ve protonlardan oluşan atom çekirdeği değişikliğe uğrar ve bu tür tepkime sırasında atom kütlesinin bir bölümü enerjiye dönüşür Nükleer tepkimede, herhangi bir kimyasal tepkimede açığa çıkabilecek olanın milyonlarca katı kadar enerji açığa çıkar ve kimyasal tepkimeden farklı olarak, bir element bir başka elemente dönüşür

İki tür nükleer tepkime vardır: Çekirdek bölünmesi (nükleer fisyon ya da kısaca fisyon) ve çekirdek kaynaşması (nükleer füzyon ya da kısaca füzyon)

Çekirdek Bölünmesi

Çekirdek bölünmesinde, serbest bir nötronla çarpışma sonucu atom çekirdeği çeşitli parçacıklara ayrılır Bütün bu parçacıkların toplam kütlesi, başlangıçta "hedef" alınan atom ile buna çarpan nötronun toplam kütlesinden daha azdır Aradaki fark enerji biçiminde açığa çıkar Bu olguyu ilk olarak 1905'te Albert Einstein belirledi ve E=mc2 formülüyle tanımladı Bu formüle göre, açığa çıkan enerji (E), kaybolan kütle (m) ile ışık hızının karesinin (c2) çarpımına eşittir Işık hızı (c) çok büyük olduğundan, kütle kaybı çok küçük olsa bile açığa çıkan enerji miktarı çok fazladır

Atom çekirdeği bölünebilen elementlere "bölünebilir element" denir Doğada bulunan tek bölünebilir element uranyumdur {bak Uranyum) 1938'de iki Alman bilimci, Otto Hahn ve Fritz Strassmann, nötronlarla bombardıman ederek (döverek) uranyum atomunu bölmeyi başardılar Gene Alman bilimciler Lise Meitner ve Otto Frisch ise, uranyum çekirdeğinin iki parçaya bölündüğünü kanıtladılar Bir süre sonra bir grup Fransız bilimci, çekirdek bölünmesi sonucunda yalnızca daha hafif iki element ile çok miktarda radyoaktif ışıma (radyasyon) değil, bunların yanı sıra başka serbest nötronların da ortaya çıktığını buldu Bu nötronların bu kez çevredeki öbür uranyum atomlarında çekirdek bölünmesine yol açacağı, böylece ortaya çıkacak yeni nötronların bütün uranyum atomlarına yayılacak bir "zincirleme tepkime" yaratabileceği ve sonuçta çok büyük bir enerj ün ortaya çıkacağı anlaşıldı

Çekirdek bölünmesi sonucunda açığa çıkan enerjinin etkisiyle parçacıklar çok büyük bir hız kazanır; bu parçacıklar çevredeki maddenin atomlarıyla çarpıştıkça yavaşlarlar ve böylece hareket enerjileri ısıya dönüşür Bu ısı denetim altına alınabilir ve örneğin bir elektrik santralındaki türbinlerin çalıştırılmasında kullanılabilir (bak ELEKTRİK ENERJİSİ) ya da atom bombası ve nükleer savaş başlıklarında olduğu gibi, büyük yıkıma neden olacak bir patlamayla çevreye salınabilir

Uranyum Çekirdeğinin Bölünmesi

Uranyum doğada iki ana biçiminin (izotopunun) bir karışımı halinde bulunur (İzotop
terimi ATOM ve NÖTRON maddelerinde açıklanmıştır) Bu karışımın yüzde 99'undan çoğunu uranyum238 (U238), yüzde l'den daha azını da uranyum235 (U235) oluşturur Buradaki rakamlar kütle numarasını, yani çekirdekteki proton ve nötroiı sayılarının toplamını göstermektedir U238'in çekirdeğinde üç nötron fazlası vardır ve bu nedenle iki izotop farklı fiziksel özelliklere sahiptir Yalnızca U235'in atomları bölünebilir; U238'in atomları ise doğurgandır, yani kolayca bölünmeye uğramazlar, ama yüksek hızdaki nötronları soğurarak, daha ağır bir element olan plütonyum239 atomlarına dönüşürler Plütonyumun bu izotopu ise bölünebilir özelliktedir Hem uranyum, hem de plütonyum nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılır