• Radyoaktivite (Radyoaktiflik /
Işınetkinlik),atom
çekirdeğinin, tanecikler veya elektromany
etik ışımalar yayarak kendiliğinden
parçalanan bir enerji türüdür. Çekirdek
tepkimesi sırasında ortaya çıkar. İnsan
vücudunun da, birçok nesnenin de
içinden geçebilir. Yalnızca toprağın,
kayaların ve özellikle kurşunun içinden
rahatça geçemez. Radyasyon yayan
nesneler, radyoaktif olarak adlandırılır.
• Doğal radyasyon uranyum gibi bazı kimyasal
elementler ile uzay boşluğundaki yıldızlar ve bazı
nesneler tarafından üretilir. Bazı nesneler bir
saniyeden çok daha az süreyle radyoaktif
kalabilirler, bazıları ise binlerce yıl radyoaktif
özelliğini koruyabilir.
Uranyum, nötron bombardımanına
tutulur. Karasız hale gelen ağır
atomik yapı daha hafif atomlara
parçalanır. Nükleer santrallerde
yaygın şekilde kullanılır.
• Radyasyon özel makineler sayesinde de
üretilebilir, bu makinelere Siklotron (ivme
makinesi), doğrusal hızlandırıcı veya parçacık
hızlandırıcı adı verilir. Bazı bilim insanları bu
makineleri üzerinde çalışabilecekleri
radyasyonu üretebilmek için
kullanırlar. Röntgen cihazları az miktarda
üretilen (X ışınları) sayesinde insan
vucudunun iç kısımlarının görüntülenmesini
sağlar.
• Bu olayı ilk kez 1 Mart 1896 yılında
Fransız Fizikçi Henri
Becquerel uranyum üzerinde ortaya
çıkarmıştır. Becquerel, buluşunu
1898 yılına kadar Becquerel ışınları
olarak adlandırmış, daha sonra ise
bu buluşuna, radyoaktivite ismini
vermiştir.
• Doğada kendiliğinden radyoaktif olan bazı elementler vardır, bunlar
dört grupta ele alınır:
• Radyum grubu: Bu grup uranyum 238 ile başlar ve art arda
parçalanmalarla kararlı kurşun 206'ya dönüşür.
• Aktinyum serisi: Bu seri uranyum 235 ile başlar ve kurşun 207'ye
dönüşerek biter.
• Toryum serisi: Adını aldığı toryum 232 ile başlar ve kurşun 208 ile
son bulur.
• Neptünyum serisi: Neptünyum 237 ile başlayıp, bizmut 209 ile
biter.
Çeşitli izotopların, alfa ve beta ışınımı yoluyla radyoaktif bozunuma
uğrayarak farklı atomların izotoplarına dönüşürken geçirdikleri safhaları
gösteren radyum ,aktinyum , toryum ve neptünyum zincirleri
• α (Alfa) ışıması: İki Nötron ve iki protondan meydana gelen, +2
yüklü bir Helyum çekirdeği yaymaktır. Bu ışıma sonucunda, proton
ve nötron sayıları 2'şer birim azalır. Bu tanecikler +2 yüklü oldukları
için elektromanyetik çekime de yakalanırlar. Bu ışımaların
durdurulması çok kolaydır. Örneğin bir kâğıt yaprak bile yeterli olur.
• β (Beta) ışıması: Pozitron veya elektron yayımıdır. Pozitron,
elektronun anti maddesidir ve elektron yayımlamanın tam tersi
olarak gerçekleşir. Beta ışımaları alfa taneciklerine göre daha
hızlıdır. Durdurulmaları daha zordur. Yüklü oldukları için manyetik
alanda sapma gösterirler.
• γ (Gamma) ışıması: Bir çekirdeği uyarılmış bir halden, daha az uyarılmış veya
kararlı hale getiren bir foton yayımıdır. Foton olduğu için ışık hızında ilerler.
Kuvvetli nüfuz eder. Durdurulması çok güçtür. Yüksüz olduğu için manyetik
alanda sapma göstermez. Foton olduğu için bir etkin kütlesi vardır ve bu kütle
sayesinde kütle çekimine yakalanır.
YAPAY ÇEKİRDEK REAKSİYONLARI
• Çekirdeği kararsız, radyoaktif bir atomun hiçbir dış etkiye bağlı kalmaksızın, kendiliğinden
ışımalar yaparak başka çekirdeklere dönüşmesi olayına doğal radyoaktiflik denir.
• Doğal radyoaktif çekirdek tepkimeleri;
• X ===> Y + (ışıma)
• şeklindedir.Tepkimedeki X, doğal radyoaktif atomu, Y ise oluşan yeni atomu
göstermektedir.
• Radyoaktif olmayan bir atom çekirdeğinin, temel taneciklerle(alfa,nötron,proton,...)
bombardıman edilerek kararsız çekirdek haline dönüştürülmesi olayına yapay
radyoaktiflik denir.
• X + a ===> Y + (ışıma)
• şeklindedir.Tepkimedeki X kararlı çekirdeği, a ise bombardıman taneciğini gösterir. X,
bombardıman edilerek Y kararsız taneciğine dönüşürken bir de ışıma
yapmaktadır.Oluşan Y çekirdeği, doğal radyoaktif bozunmaya uğrayarak başka
çekirdeklere dönüşür.
FİSYON(BÖLÜNME)
Fisyon, kütle numarası çok büyük bir atom
çekirdeğinin parçalanarak kütle numarası küçük
iki çekirdeğe dönüşmesi olayıdır. Fisyon
reaksiyonlarında radyoaktif elementler kullanılır
ve tepkimeler için bir ilk enerjiye (aktiflenme
enerjisi) ihtiyaç vardır. Reaksiyon sonucunda
kararsız çekirdekler ve nötron oluşur. Oluşan
nötronların her biri yeni bir uranyum atomu ile
tepkimeye girer. Bu esnada açığa çıkan
nötronlar ortamdan uzaklaştırılmazsa tepkime
zincirleme olarak devam eder.
•
FÜZYON(KAYNAŞMA)
Nükleer füzyon, nükleer kaynaşma ya da
kısaca füzyon; iki hafif
elementin nükleer reaksiyonlar sonucu
birleşerek daha ağır
bir element oluşturmasıdır. Çekirdek
tepkimesi olarak da bilinen bu tepkimenin
sonucunda çok büyük miktarda enerji açığa
çıkar. Bu işlemle oluşturulabilecek en
ağır element demirdir.
RADYOAKTİFLİĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER
• Bir maddenin radyoaktifliğine etki
eden en önemli faktör, maddenin
atomlarının çekirdekleri ile ilgilidir.
Nötron proton dengesizliği
radyoaktiviteye neden olur.
• Bunun dışında sıcaklık da
radyoaktiviteye etkiler. Sıcaklık
arttıkça radyoaktif bozunma hızı
azalır.
RADYOAKTİFLİĞİN UYGULAMALARI
• Radyoaktiflik hemen hemen bütün bilimsel ve teknik alanlarda geniş bir
uygulama alanı bulur. Radyoaktif izotopların nükleer tepkimelerinden tekniğin
birçok dalında kontrol aracı olarak faydalanılır. Radyoaktif uygulamalardan bazı
bilim dallarında şu şekilde yararlanılmıştır:
•
Kimyada uygulamalar: Işınım
Kimyası adında yeni bir kimya dalı
gelişmiştir. Bu dalın konusu ışıma
altında gelişen yeni kimyasal
tepkimelerin incelenmesidir. Bu
işlemlerde
kobalt
60
gibi
radyoaktiflik derecesi çok yüksek
kaynaklar kullanılır.
•
Biyoloji ve Tarımdaki uygulamalar: Radyoaktifliğin en geniş
uygulaması bu alanda bulunur. Bitkinin bünyesine düşük
miktarda karbon 14 verildiğinde, bünyede karbon izlenebilir. Radyoaktif
ışınımlar canlı hücreler üzerinde büyük etki yapar; bu hücreleri önce
değişikliğe uğratır, sonra öldürür. İnsan için çok zararlı olan bu etkiler
tarımda çok yararlıdır. Böylece çok çabuk olgunlaşan yeni bir domates
türü geliştirilmiştir.
Tıbbi uygulamalar: Yok edilmesi zor olan kanser ve tümör tedavisinde metot
haline gelmiştir; bu amaçla X ışınları uzun süredir kullanılıyor.
• Metalurjideki uygulamalar: Radyoaktiviteden çeliğin katılaşmasını,
metalürjik tepkimelerin kinetiğini vb. incelemekte yararlanılır. Bu
yolla metallerin yayılması kolayca izlenir.
•
Tarih, Arkeoloji ve Jeolojide uygulamalar: Ahşap eşyanın veya
kumaşların yapıldığı tarih, karbon 14 metoduyla kesin olarak
bulunur. Bu usul eski medeniyetlerin incelenmesinde çok yararlıdır.
NÜKLEER ENERJİ NEDİR?
Nükleer enerji, atomun çekirdeğinden elde edilen bir enerji
türüdür. Kütlenin enerjiye dönüşümünü ifade eden, Albert
Einstein 'a ait olan E=mc² formülü ile ilişkilidir.
Nükleer enerji, üç nükleer
reaksiyondan biri ile oluşur:
Füzyon: atomik parçacıkların
birleşme reaksiyonu.
Fisyon: atom çekirdeğinin
zorlanmış olarak parçalanması.
Yarılanma: çekirdeğin
parçalanarak daha kararlı hale
geçmesi. doğal (yavaş) fisyon
(çekirdek parçalanması) olarak
da tanımlanabilir.
Nükleer enerji, 1896
yılında Fransız fizikçi Henrİ
Becquerel tarafından
kazara, uranyum maddesinin
fotoğraf plakaları ile yan yana
durması ve karanlıkta
yayılan x-ray ışınlarının fark
edilmesi ile keşfedilmiştir
•.
NÜKLEER ENERJİNİN ELDE
EDİLMESİ
Bir nükleer santral kurmak için zenginleştirilmiş uranyuma ihtiyaç vardır.
Uranyumun fisyon tepkimesine girerek bölünmesi sonucunda çok yüksek
miktarda enerji açığa çıkar. Bu bölünme için, nötronlar yüksek bir hızla uranyum
elementinin çekirdeğine çarpar. Bu çarpışma çekirdeğin kararsız hale geçmesine ve
sonrasında büyük bir enerji açığa çıkartan fisyon tepkimesine neden olur.
Gerçekleşen tetikleyici ilk fisyon tepkimesi sonucunda ortama nötronlar yayılır. Bu
nötronlar diğer uranyum çekirdeklerine çarparak fisyonu elementin her atom
çekirdeğinde gerçekleştirene kadar devam eder. Ortaya çıkan enerji kontrol
edilmediği takdirde ölümcül boyutlardadır.
NÜKLEER SANTRALLERDE ÜRETİM
Nükleer santralin iç yapısına baktığımızda, uranyumun fisyon
tepkimesine girmesiyle oluşan enerji su buharının çok yüksek sıcaklıklara
kadar ısıtılmasını sağlar. Yüksek sıcaklıktaki bu buhar, elektrik
jeneratörüne bağlı olan türbinlere verilir. Türbin kanatçıklarına çarpan
yüksek enerjili buhar, bilinen şekilde türbin şaftını çevirir ve jeneratörün
elektrik enerjisi üretmesi sağlanır. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim
hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden
çıkan basınç ve sıcaklığı düşmüş buhar, tekrar kullanılmak üzere
yoğunlaştırıcıya gider ve su haline geldikten sonra tekrar bölünme ile
açığa çıkan enerji ile ısıtılıp buhar haline getirilir ve döngü devam eder.
NÜKLEER ENERJI GENEL BAKIŞ
Nükleer enerji, günümüzün ve geleceğin en önemli enerji kaynaklarından biri
olarak kabul görmektedir. Petrol ve doğalgazın bazı ülkede geniş rezervler
halinde bulunması ve bu kaynakların yenilenemez oluşu birçok ülkeyi nükleer
araştırmalara ve nükleer enerjiden faydalanmaya yönlendirmiştir. Bugün
bakıldığında dünya üzerinde 400'den fazla nükleer enerji santrali vardır ve
bunlar dünyanın toplam elektrik ihtiyacının %15'ini sağlayacak kapasitede
çalışmaktadırlar.
Örneğin
Fransa,
reaktörlerinden sağlamaktadır.
elektrik
ihtiyacının
%77'sini
nükleer
ülkelerin nükleer enerjiye göre konumu
Yetişmiş eleman, atıkların depolanması ve yeterli güvenlik çalışması nükleer
santrallerin en önemli sorunlarıdır. Bu nedenlerle bu güne kadar çevreye zarar
verebilecek ölçüde büyük 4 tane nükleer santral kazası gerçekleştiği bilinmektedir,
açıklanmayan ve gizlenen başka facialar olabilir. Bunlardan ilk 2'si alınan önlemlerle
çevrelerine herhangi bir zarar vermediği söylenirken, 3. olarak gerçekleşen Çernobil
Faciası doğaya ve insanlara çok feci zararlar verdiği bilinmektedir, 4. Fukuşima
Faciası ise Çernobil Faciasını tehlike seviyesi olarak geçtiği belirtilmiştir.
• Bu kazalar:
1) 1957 yılında İskoçya'da meydana gelen Windscale kazası; bu kazada
reaktörün civarına bir miktar radyasyon yayılmakla beraber ölümle veya akut
radyasyon hastalığıyla sonuçlanan bir olay meydana gelmemiştir.
2) 1979 yılında ABD'de meydana gelen Three Mile Island kazası; normal bir
işletim arızası, ekipman kaybı ve operatör hatası ile kazaya dönüşmüş, ancak
kısmi reaktör kalbi ergimesi meydana gelmesine rağmen reaktörü çevreleyen
beton koruyucu kabuğun sayesinde çevreye ciddi bir radyasyon sızıntısı
olmadığı söylenmiştir.
3)1986 yılında Ukrayna'da meydana
gelen Çernobil reaktör kazası; tek kelimeyle
bir faciadır. Kazanın nedenleri; operatörlerin
güvenlik mevzuatına aykırı olarak santralde
deney yapmaları sonucunda reaktördeki ani
güç artışı ve santral tasarımında derinliğine
güvenlik prensibine aykırı olarak, reaktörü
çevrelemesi gereken bir beton koruyucu
kabuğun inşa edilmemiş olması olarak
özetlenebilir.
• 4) 2011 yılında Japonya'da meydana gelen Fukuşima Nükleer Santrali
kazaları Fukuşima Nükleer Santrali kazaları 9.0 büyüklüğündeki 11
Mart günü olan 2011 Tōhoku depremi ve tsunamisi sonrasında
meydana geldi.
TÜRKİYE'DE NÜKLEER ENERJİ
Türkiye'de nükleer enerji, Türkiye'de şu
an nükleer enerji santrali yapılma
aşmasındadır. 1970 yılından itibaren
nükleer santral kurulma girişimlerinde
bulunuldu fakat bu girişlerimin çoğu
sonuçsuz kalmış, 2004'te, nükleer enerji
santrali konusu yeniden gündeme gelmiş
ve santraller toplamda üç santralden biri
için çalışmalar devam etmekte olup ikisi
için yapılma aşamasına gelinmiştir.
NÜKLEER ENERJİNİN KULLANIM
ALANLARI
NÜKLEER ENERJİNİN FAYDALARI
NELERDİR ?
Potansiyel rezervleri yüksektir. Bugünkü rezervlerin nükleer santraller 150 yıl
besleyebileceği hesaplanmıştır.
Hammadde hacmine göre çok yüksek miktarda enerji sağlar. 1kg kömürden 3
kWh, 1 kg petrolden 4 kWh elektrik enerjisi üretilmekteyken 1 kg uranyumdan
ise 50.000 kWh elektrik enerjisi üretilmektedir.
Hammadde maliyet fiyatları çok düşüktür. Çünkü enerji üretiminde çok az
miktarda hammadde kullanılmaktadır.
Nükleer santraller diğer santrallere göre
daha az arazi kullanır.
Nükleer atıkların geri dönüşümü söz
konusudur. İleri teknolojilerde yeniden
işleme ile yanmış yakıtın içinde kalan fosil
malzeme (uranyum, plutonyum) fisyon
ürünlerinden ayrılıp yakıt üretiminde
kullanılabilir.
Nükleer enerjide yakıtın on yıl
depolanma kolaylığı vardır. Dolayısıyla dışı
bağımlılığı azaltma imkanı bulunmaktadır .
NÜKLEER ENERJİNİN ZARARLARI
NELERDİR ?
Radyoaktivite nedeniyle gerek üretimden önce, üretim
aşamasında ve gerekse atıklar nedeniyle tehlike arz eder.
Atıklar zehirliliğinin %99’unu 600 yıl sonra kaybetmektedir .
Uranyum madeni hacimce hafif olmasına karşılık, çıkarım
esnasında çok fazla arazi işlendiği için dev miktarlarda atık
madde ortaya çıkar. Örnek olarak 1 ton uranyum elde
edilmesinden sonra geriye 20 bin ton atık madde kalır.
• Nükleer santrallerde kaza riski yüksektir. Risk doğal afetlerle daha da
artar. Nükleer santraller büyük kentler ve yoğun nüfuslu bölgelerden
uzak konumlara kurulmalıdırlar. Teknik arızalar nedeniyle radyoaktif
kirleticiler çevreye ve havaya yayılmak suretiyle büyük zararlara yol
açarlar
• Nükleer güç insanlık için çok büyük tehlikedir. Atom, hidrojen ve
nötron bombaları sırasıyla yakıcı etkileri artacak şekilde hep bu
gücün eseridir. Örnek : Çernobil , Hiroşima ve Nagazaki…
• Hiroşima’nın sonuçları !!!
Çernobil’in sonuçları !!!
KAYNAKLAR
1)http://tr.wikipedia.org/wiki/N%C3%BCkleer_enerji
2)https://www.google.com.tr/search?q=n%C3%BCkleer+enerji&biw=1366&bih=624&tbm=isch
&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=V3cnU4XoPKq7ygOXiIDYAQ&ved=0CD8QsAQ
3)http://tr.wikipedia.org/wiki/Radyoaktivite
5)http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=255053
4)http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00543.htm
Download

Nükleer enerji