Tel:

Fax:

Email:

www.hayatiboskut.com.tr

Celal Bayar Üniversitesi

Tübitak

Y.Ö.K

ÖSYM

Resmi Gazete

İletisim

Ana Sayfa

Hakkımızda

Tüm Programlar

Makaleler

Copyright ©  Tüm hakları saklıdır. Kodlama ve Tasarım Öğretim Görevlisi: Hayati BOŞKUT

 İletişim | Üniversite Web Adresleri

4.3 Çekirdek Reaksiyonları 

           Günümüzde atomu meydana getiren tanecikleri bir araya getirmek suretiyle elementleri oluşturmak pek mümkün olmamaktadır. Fakat atom çekirdeklerini parçalamak veya bunları çeşitli taneciklerle bombardıman ederek başka radyoaktif elementlere dönüştürmek mümkündür. 
Bir tanecik herhangi bir elementin çekirdeğine girerse iki durum ortaya çıkabilir: 
1-) Tanecik çekirdekte hiçbir değişime sebep olmaz. Bu olaya çekirdek düffüzyonu denir.

2-) Tanecik çekirdek tarafından tutulur ve çekirdekten başka bir tanecik veya enerji atılarak yeni bir element çekirdeği meydana gelir. Bu tür değişmelere de çekirdek transmutasyonu adı verilir.

Güneşte birçok nükleer reaksiyon meydana gelmektedir.

4.3.1 Çekirdek Transmutasyonu 
                   Çekirdek transmutasyonu ilk defa 1919 yılında Rutherford tarafından Po-214 izotopunun verdiği hızlı  tanecikleri ile gerçekleştirilmiştir.

               Bazı transmutasyonlarda meydana gelen yeni elementler kararsız olur ve doğal radyoaktif elementler gibi genel dezentegrasyon kuralına uyarak ışıma yaparlar. Dolayısıyla belirli yarılanma süreleri vardır. Bu olaya yapay radyoaktivite, bu tür elementlere de yapay ya da suni radyoelement denir.

Örneğin Al-27  tanecikleri ile bombardıman edilirse iki reaksiyon meydana gelir. Çeşitli tanecikleri bombardıman vasıtası olarak kullanmak suretiyle pek çok farklı tipte çekirdek reaksiyonu yapmak mümkün olur.

4.3.2 Çekirdek Bölünmesi (Fission) 
             Kütle numarası 140’dan büyük olan çekirdeklerin nükleon başına bağlanma enerjileri oldukça azdır. Böyle bir çekirdeğe nötron girerse transmutasyon beklenmez. Kararsızlığın fazla oluşu nedeniyle çekirdek çok defa ikiye bölünür ve büyük bir enerji açığa çıkar. U-235 izotopu ile yapılan fission araştırmaları bu elementin kütle numaraları 82-100 ve 128-150 arasında olan iki elemente bölündüğünde, 2-3 nötron ile 200 MeV kadar enerji açığa çıktığını ortaya koymuştur.

Meydana gelen iki çekirdeğin kütle numaraları oranı yaklaşık A1/A2 = 5/7'dir. Örneğin,

Fissionda oluşan element atomlarında da n/p oranı yüksek olduğundan bunlar  ışıması yaparak kararsız hale geçerler.

4.3.3 Çekirdek Kaynaşması (Fussion) 
               Ağır element çekirdeklerinin küçük parçalara bölünmesinin son derece büyük enerji açığa çıkarttığını gördük. Hafif çekirdeklerin de kütle numaraları ortalarda olan elementlerin çekirdeklerini vermek üzere birleşmelerinin de enerji vermesi gerekir. Bu durum hidrojen bombasının prensibini teşkil eder. Ancak çekirdekleri birleştirmek için yüksek ısıya ihtiyaç vardır. Bu ısı da fisyon enerjisi ile sağlanır.

             Çekirdek birleştirmelerinde meydana gelen reaksiyonların enerji verimi nükleon başına verilen enerji miktarı esas alındığında, çekirdek parçalanmalarına oranla daha fazladır.Güneş ve yıldızların enerji kaynağı da füzyon reaksiyonlarıdır.

          Bu seri reaksiyonun gerçekleşmesi için 20.000.000 oC ısı ve bir reaksiyon devri için ise yapılan hesaplamalara göre yaklaşık 6 milyar yıl zamana ihtiyaç vardır. Bu bakımdan güneşteki gibi bir reaksiyon sırasını yapay olarak gerçekleştirmek için insan gücü ve zamanın yetmeyeceği açıktır.

4.4 Nükleer Enerji 
         Böyle bir çekirdek bölünmesi reaksiyonu kesikli değildir. Çünkü reaksiyondan çıkan nötronlar diğer U-235 bölünmemiş çekirdeklerini de fissiona uğratır. Bu suretle mevcut U-235 kalmayanfa kadar giderek artan şiddette devam eder ki buna zincir reaksiyonu denir. Nükleer reaktörlerin ve atom bombasının çalışma prensibi zincir reaksiyonu temeline dayanır.* Ek bilgi için tıklayınız.

            Nükleer Enerji Reaktörleri: Zincir reaksiyonlarının kontrollü olarak yapıldığı enerji üreten tesislerdir. Fission enerjisi çeşitli tip soğutucularla elektrik enerjiyi üreten ünitelere aktarılır. Gereğinden fazla ısı çıkması durumunda, grafit, ağırsu (D2O) berilyum gibi moderatör adı verilen maddelerle nötronların hızı azaltılarak fission yavaşlatılır ya da durdurulur.* Ek bilgi için tıklayınız.
        Nükleer reaktörlerin üç çalışma amacı vardır.

1. Atom bombası için yukarıdaki reaksiyonlara göre Pu üretimi,

2. Elektrik üretimi ve

3. Radyoizotopların elde edilmesi.

Elde edilen radyoizotoplardan; Co-60, P-32, I-137 endüstride kalite kontrol işlemlerinde, tıpta tedavi ve teşhis maksadıyla kullanılır.

 Bölüm Özeti
Bu bölümde şu kavramları öğrendik.

1. Atom çekirdeğini oluşturan başlıca temel yapı taşları nötron ve protonlardır.
2. Atomun yapılanmasında yer alan ve çekirdek reaksiyonlarında ortaya çıkan yapı taşlarının genel adı elementel taneciktir. Bunlar arasında  elektron,     pozitron, proton, nötron, anti-proton, anti-nötron, mesonlar, hiperonlar, nötrino sayılabilir.
3. Tam küresel bir çekirdek atomdaki elektronlar üzerine düzgün bir Coulomb etkisi gösterir. 1H, 18O, 20Ca, 28Ni, 50Sn, 82Pb dışındaki izotop  çekirdeklerinde küresel halden sapmalar görülür.
4. Çekirdeğin temel yapı taşlarını bir arada tutan mekanizması mezon alışverişine dayanan yakın mesafe kuvvetleridir. Çekirdeklerin kararlılık ölçüsü nükleon başına bağlanma enerjisinin büyüklüğü ile belirlidir.
5. Kararsız çekirdekler radyoaktiftir. Bilinen çekirdek reaksiyonları çekirdek düffüzyonu, çekirdek transmutasyonu, çekirdek bölünmesi ve çekirdek kaynaşmasıdır.
6. Çekirdek bölünmesi reaksiyonlarından nükleer enerji elde edilmesinde yararlanılır.
7. Güneş ve yıldızlardaki enerjinin kaynağı ise çekirdek kaynaşması reaksiyonlarıdır.

Bir atom bombası denemesi.

Bir atom bombası denemesi.