Bağlanma Enerjisi- Fizyon-Füzyon-gibi Nükleer Enerji Türlerinin Kaynağı

Bağlanma enerjisi- Fizyon-Füzyon-gibi nükleer enerji türlerinin kaynağı


Bağlanma enerjisi, bir MOLEKÜL'ü, bir ATOM'u ya da bir ÇEKİRDEK'i oluşturan parçalan bir arada tutan enerjidir Bu enerji özellikle çekirdeği oluşturan parçacıkların bağlanması için kullanılır Çağdaş fizikte büyük önem taşıyan FİZYON (çekirdek bölünmesi) ve FÜZYON (çekirdek kavuşumu) gibi nükleer enerji türlerinin kaynağıdır

XX yüzyılın başında çekirdek kütlelerinin hassas ölçümünün yapılmasından sonra, atom çekirdeklerinden büyük ölçüde enerji elde edilebileceği anlaşılmıştır Çekirdek kütleleri, kütle tayf ölçeri denilen bir aygıtla, elektrik ve magnetik alandan geçirilen yüklü tanecik demetlerinin izledikleri yolun eğimine göre doğru olarak saptanabilir

Ancak, bu ölçümlerin sonucu, olanaksız gibi görünen bir durumu, ortaya koymuştur:
Çekirdeklerin kütleleri, içerdikleri proton ve nötronların toplam kütlelerinden azdır
Bu garip soruna, Einstein'in Ünlü E—mc2 (kütle ile ışık hızı çarpımının karesi enerjiye eşittir) denk-lemiyle bir çözüm bulunabilmiştir Bu denkleme göre, KÜTLE ile ENERJİ yer değiştirebilir Böylece, çekirdekte eksik gibi görünen kütlenin, aslında enerji biçimine dönüştüğü ve çekirdeği birarada tuttuğu anlaşılır Bu enerji, eskiden «kütle eksikliği9 de denen bağlanma enerjisidir Bazı taneciklerin kütlesi enerjiye dönüştürülmüştür ve daha büyük kütleli taneciklerin ayrılması için, çekirdeğe enerji verilmesi gerekir

Tüm kimyasal elementlerin çekirdekleri incelendiğinde, önemli bir gerçek ortaya çıkar Elementlerin çoğunda çekirdek, tanecik başına yaklaşık 8 MeV'luk ( 8 milyon elektron volt) bir bağlanma enerjisi taşır Bu değer, bir TV tüpündeki elektron demetinin aşağı yukarı 1İ000 katı kadardır Buna karşılık, en hafif ve en ağır elementler, çekirdek yapılarından gelen nedenlerden ötürü, tanecik başına daha az bağlanma enerjisi içerirler PERİYODİK ÇİZELGE'nin merkezine yakın elementler için kütle eksikliği daha büyüktür Hafif ya da ağır elementler merkezdeki bu elementlere dönüştürülürse,kütlenin1 bir bölümü,enerji olarak açığa çıkar

Sözgelimi, helyum çekirdeği iki PROTON ve iki NÖTRON içerir Protonun kütlesi (normal bir hidrojen atomunun çekirdeği), yaklaşık 1,7x10—1B gramdır (gramın milyonda birinin milyonda birinin, milyonda birinin milyonda biri kadar) Bu birim, kütle enerji eşdeğerlerinin bulunmasında kullanılır Nükleer fizikçiler, genellikle protonun kütlesini enerji birimiyle ele alırlar Protonun kütlesi, enerji cinsinden 938 MeV kadardır Nötron, biraz daha ağır olup 939,5 MeV'dur Bu değerleri helyum çekirdeğine uygularsak, 3727 MeV elde edilir Bu değeriki proton ileiki nötronun kütle toplamlanndan, 28 MeV daha azdır , 28 MeV'luk enerji, helyum çekirdeği oluşurken salıverilmiştir Sıradan enerji kaynaklan ile karşılaştırıldığında bunun büyük bir nicelik olduğu anlaşılır

Öteki enerji kaynaklanndan birinin, örneğin petrolün yanışı ele alınacak olursa, burada da bağlanma enerjisiyle karşılaşılır Ancak, bu tür kimyasal tepkimelerde, molekül ve atom çekirdekleri çevresindeki elektron bulutlarının bağları söz konusudur Bu tepkimelerde de enerjinin açığa çıkması, gene kütle dönüşümüne bağlıdır Çünkü petrolün yanmasıyla oluşan artıkların kütlesi, petrolün kütlesinden biraz azdır Buna karşılık atom çekirdeğinde oluşan nükleer enerji,bu yolla elde edilen enerjiden birkaç milyon kez daha güçlüdür Bir su bardağı dolusu hidrojen çekirdeği, helyum çekirdeğine dönüştürülebilse, bir gemiye Atlas " Okyanusu'nu geçirtebilecek nicelikte enerji açığa çıkar Hafif elementlerin birleşmesiyle daha ağır elementlerin oluşması sürecine füzyon (çekirdek kavuşumu) denir Hidrojen bombasının, güneşin ve öteki yıldızların enerjisi, bu sürece dayanır Enerji santral-larında kullanma amacıyla füzyonun laboratuvarlarda gerçekleştirilmesi içinkapsamlı araştırmalar yapılmaktadır

Elementler cetvelinin sonlarında bulunan URANYUM gibi ağır çekirdeklerin bölünmesiyle başka bir enerji kaynağı elde edilir Bu işleme, fizyon (ya da çekirdek bölünmesi) denir Uranyum çekirdeği, aşağı yukarı eşit iki parçaya bölünür (örneğin, molibden ve paladyum çekirdeklerine) Bölünen ağır atom ile oluşan hafif atomların bağlanma enerjileri arasındaki farktan ötürü, fizyon sırasında 200 MeV'luk bir enerji serbest kalır İşte bu enerji, NÜKLEER REAKTÖR ve nükleer bombalardaki gücün kaynağıdır