İçeriğe atla

Nötron yakalama

Nötron yakalama, bir atom çekirdeğinin ve bir veya daha fazla nötronun daha ağır bir çekirdek oluşturmak için çarpıştığı ve birleştiği bir nükleer reaksiyondur.[1] Nötronların elektrik yükü olmadığından, elektrostatik olarak itilen pozitif yüklü protonlardan daha kolay bir şekilde çekirdeğe girebilmektedirler.[1]

Nötron yakalama, ağır elementlerin kozmik nükleosentezinde önemli bir rol oynamaktadır. Yıldızlarda iki şekilde ilerleyebilmektedir:

  • hızlı bir süreç (r süreci)
  • yavaş bir süreç (s süreci)[1]

56'dan büyük kütleli çekirdekler, termonükleer reaksiyonlarla (yani nükleer füzyonla) oluşturulamaz. Ancak nötron yakalama ile oluşturulabilmektedir.[1] Protonlar üzerinde nötron yakalama, güneş patlamalarında tahmin edilen[2] ve yaygın olarak gözlemlenen 2.223 MeV'de bir çizgi vermektedir.[3]

Küçük nötron akışında nötron yakalama

198Au'nun çürüme şeması

Küçük nötron akışında, bir nükleer reaktörde olduğu gibi, tek bir nötron bir çekirdek tarafından yakalanmaktadır. Örneğin, doğal altın (197Au) nötronlar (n) tarafından ışınlandığında, izotop 198Au oldukça uyarılmış bir durumda oluşmaktadır. Gama ışınlarının (γ) emisyonu ile hızla 198Au temel durumuna bozunmaktadır. Bu süreçte kütle numarası bir artmaktadır. Bu, 197Au n → 198Au γ biçiminde veya 197Au(n,γ)198Au kısa biçiminde bir formül olarak yazılmaktadır. Termal nötronlar kullanılıyorsa, işleme termal yakalama denmektedir.

198Au izotopu, 198Hg cıva izotopuna bozunan bir beta yayıcıdır. Bu süreçte atom numarası bir artmaktadır.

Yüksek nötron akışında nötron yakalama

Nötron akı yoğunluğu, atom çekirdeğinin nötron yakalamaları arasında beta emisyonu yoluyla bozunmaya vakti olmayacak kadar yüksekse, yıldızların içinde r-süreci gerçekleşmektedir. Atom numarası (yani element) aynı kalırken kütle numarası bu nedenle büyük miktarda artmaktadır. Daha fazla nötron yakalaması artık mümkün olmadığında, oldukça kararsız çekirdekler birçok β- bozunması yoluyla daha yüksek numaralı elementlerin beta kararlı izotoplarına bozunmaktadır.

Yakalama kesiti

Bir kimyasal elementin izotopunun absorpsiyon nötron kesiti, o izotopun bir atomunun absorpsiyona sunduğu etkin kesit alanıdır. Nötron yakalama olasılığının bir ölçüsüdür. Genellikle ahırlarda ölçülmektedir.

Soğurma kesiti genellikle büyük ölçüde nötron enerjisine bağlıdır. Genel olarak, absorpsiyon olasılığı, nötronun çekirdeğe yakın olduğu zamanla orantılıdır. Çekirdeğin yakınında geçirilen zaman, nötron ve çekirdek arasındaki bağıl hız ile ters orantılıdır. Diğer daha özel konular bu genel ilkeyi değiştirmektedir. En çok belirtilen önlemlerden ikisi, termal nötron absorpsiyonu için enine kesit ve belirli bir nüklide özgü belirli nötron enerjilerindeki absorpsiyon zirvelerinin katkısını dikkate alan rezonans integralidir. Genellikle termal aralığın üzerindedir, ancak nötron ılımlılığı nötronu yavaşlattığından orijinalinden daha yüksek bir enerji ile karşılaşılmaktadır.

Çekirdeğin termal enerjisinin de bir etkisi vardır. Sıcaklık arttıkça Doppler genişlemesi bir rezonans zirvesi yakalama şansını artırmaktadır. Özellikle, uranyum-238'in daha yüksek sıcaklıklarda nötronları emme (ve bunu parçalamadan yapabilme) kabiliyetindeki artış, nükleer reaktörleri kontrol altında tutmaya yardımcı olan negatif bir geri besleme mekanizmasıdır.

Termokimyasal önemi

Nötron yakalama, kimyasal elementlerin izotoplarının oluşumunda rol oynamaktadır. Nötron yakalama enerjisi böylece standart izotop oluşum entalpisine müdahale etmektedir.

Kullanılması

Nötron aktivasyon analizi, malzemelerin kimyasal bileşimini uzaktan tespit etmek için kullanılmaktadır. Bunun nedeni, farklı elementlerin nötronları emerken farklı karakteristik radyasyon salmasıdır. Bu, maden arama ve güvenliği ile ilgili birçok alanda faydalı olmasını sağlamaktadır.

Nötron emiciler

Neutron cross section of boron (top curve is for 10B and bottom curve for 11B)

Mühendislikte en önemli nötron soğurucu, nükleer reaktör kontrol çubuklarında bor karbür veya basınçlı su reaktörlerinde soğutucu su katkısı olarak borik asit olarak kullanılan 10B'dir. Nükleer reaktörlerde kullanılan diğer nötron emiciler ksenon, kadmiyum, hafniyum, gadolinyum, kobalt, samaryum, titanyum, disprosyum, erbiyum, öropyum, molibden ve iterbiyumdur.[4] Bunların hepsi doğada, bazıları mükemmel nötron emiciler olan çeşitli izotopların karışımları olarak bulunmaktadır. Molibden borid, hafniyum diborid, titanyum diborid, disprosiyum titanat ve gadolinyum titanat gibi bileşiklerde oluşabilmektedirler.

Hafniyum, nötronları hevesle emer ve reaktör kontrol çubuklarında kullanılmaktadır. Bununla birlikte, aynı dış elektron kabuğu konfigürasyonunu paylaşan ve dolayısıyla benzer kimyasal özelliklere sahip olan zirkonyum ile aynı cevherlerde bulunmaktadır. Nükleer özellikleri tamamen farklıdır. (Hafniyum, nötronları zirkonyumdan 600 kat daha iyi emmektedir.) Esasen nötronlara karşı şeffaf olan ikincisi, yakıt çubuklarının metalik kaplaması dahil olmak üzere dahili reaktör parçaları için değerlidir. Bu elementleri ilgili uygulamalarında kullanmak için zirkonyum, doğal olarak birlikte oluşan hafniyumdan ayrılmalıdır. Bu, iyon değiştirici reçinelerle ekonomik olarak gerçekleşebilmektedir.[5]

Ayrıca bakılabilir

Kaynakça

  1. ^ a b c d Mes, Hans; Ahmad, Ishfaq; Hébert, Jacques. "(3, 3) Resonance in the Nucleus". Progress of Theoretical Physics. 35 (3): 566-567. doi:10.1143/ptp.35.566. ISSN 0033-068X. 
  2. ^ Morrison, P. (1958). "On gamma-ray astronomy". Il Nuovo Cimento. 7 (6): 858-865. Bibcode:1958NCim....7..858M. doi:10.1007/BF02745590. 
  3. ^ Chupp, E. (1973). "Solar Gamma Ray and Neutron Observations". NASA Special Publication. 342: 285. Bibcode:1973NASSP.342..285C. 
  4. ^ Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis 28 Nisan 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. International Atomic Energy Agency
  5. ^ D. Franklin; R. B. Adamson (1 Ocak 1984). Zirconium in the Nuclear Industry: Sixth International Symposium. ASTM International. ss. 26-. ISBN 978-0-8031-0270-5. 23 Aralık 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ekim 2012. 

Ekstra kaynaklar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Amerikyum</span> Yapay olarak elde edilen element

Amerikyum. Periyodik tablonun aktinitler dizisinde yer alan ve yapay olarak elde edilen kimyasal bir element.

<span class="mw-page-title-main">Radyoaktivite</span> Atom çekirdeğinin kendiliğinden parçalanması

Radyoaktivite, radyoaktiflik, ışınetkinlik veya nükleer bozunma; atom çekirdeğinin, daha küçük çekirdekler veya elektromanyetik ışımalar yayarak kendiliğinden parçalanmasıdır. Çekirdek tepkimesi sırasında veya çekirdeğin bozunması ile ortaya çıkar. En yaygın ışımalar alfa(α), beta(β) ve gamma(γ) ışımalarıdır. Bir maddenin radyoaktivitesi bekerel veya curie ile ölçülür.

<span class="mw-page-title-main">Atom</span> tüm maddelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini taşıyan en küçük yapıtaşı

Atom veya ögecik, bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en küçük yapı taşıdır. Atom Yunancada "bölünemez" anlamına gelen "atomos"tan türemiştir. Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440'lı yıllarda yaşamış Demokritos'tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece taramalı tünelleme mikroskobu vb. ile incelenebilir. Bir atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon olarak adlandırılır. İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon ve atomlarla etkileşime girerler.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer fisyon</span> Ağır bir çekirdeğin daha hafif parçalara bölünmesi.

Fisyon, kütle numarası çok büyük bir atom çekirdeğinin parçalanarak kütle numarası küçük iki veya daha fazla çekirdeğe dönüşmesi olayıdır. Fisyon reaksiyonlarında radyoaktif elementler kullanılır ve tepkimeler için bir ilk enerjiye 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.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer füzyon</span> Hafif çekirdeklerin daha ağır bir çekirdek oluşturmak için birleşmesi

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.

<span class="mw-page-title-main">İzotop</span> Aynı elemente ait farklı atomlara verilen isim

İzotoplar, periyodik tabloda aynı atom numarasına ve konuma sahip olan ve farklı nötron sayıları nedeniyle nükleon sayıları bakımından farklılık gösteren iki veya daha fazla atom türüdür. Belirli bir elementin tüm izotopları neredeyse aynı kimyasal özelliklere sahipken, farklı atomik kütlelere ve fiziksel özelliklere sahiptirler. İzotop terimi, "aynı yer" anlamına gelen Yunan kökenli isos ve topos 'den oluşur; isimin anlamı ise, tek bir elementin farklı izotoplarının periyodik tabloda aynı pozisyonda yer alması anlamına gelir. Margaret Todd tarafından 1913 yılında Frederick Soddy'ye öneri olarak sunulmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Nötron</span> Yüke sahip olmayan atomaltı parçacık

Nötron, sembolü n veya n⁰ olan, bir atomaltı ve nötr bir parçacıktır. Proton ile birlikte, atomun çekirdeğini meydana getirir. Bir yukarı ve iki aşağı kuark ve bunların arasındaki güçlü etkileşim sayesinde oluşur. Proton ve nötron yaklaşık olarak aynı kütleye sahiptir fakat nötron daha fazla kütleye sahiptir. Nötron ve protonun her ikisi nükleon olarak isimlendirilir. Nükleonların etkileşimleri ve özellikleri nükleer fizik tarafından açıklanır. Nötr hidrojen atomu dışında bütün atomların çekirdeklerinde nötron bulunur. Her atom farklı sayıda nötron bulundurabilir. Proton ve nötronlar, kuarklardan oluştukları için temel parçacık değildirler.

<span class="mw-page-title-main">Plütonyum</span> atom numarası 94 olan, neptünyumdan elde edilen radyoaktif bir element (simgesi Pu)

Plütonyum, 1940 yılında Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, J. W. Kennedy ve A. C. Wahlby tarafından 152 cm'lik siklotron içerisindeki uranyumun döteryum ile bombardımanı sonucunda elde edilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Disprozyum</span>

Disprozyum (Fonetik: /dɪsˈprəʊziəm/, periyodik tabloda simgesi Dy, atom numarası 66 ve atom ağırlığı 162.51 olan kimyasal element.

Neptünyum (Np), uranyumun nötronlarla bombardımanından yapay olarak elde edilen, atom numarası 93, atom ağırlığı 239 olan, radyoaktif bir element.

<span class="mw-page-title-main">Nüklit</span>

Nüklit ya da nükleer tür; atom numarası (Z), kütle numarası (A) ve nükleer enerji durumuna göre nitelenen herhangi bir atom türüdür. Bu nitelemede; atom numarasını oluşturan proton sayısı ve proton sayısıyla birlikte kütle numarasını oluşturan nötron sayısı (N) değerlendirilirken, söz konusu enerji durumunun yarı ömrü de gözlem yapmayı sağlayacak kadar (genellikle 10-10 saniyeden) uzun olmalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Evropiyum</span>

Avrupyum ve Avrupyum (Eu), atom numarası 63 olan kimyasal elementtir.

<span class="mw-page-title-main">Atom çekirdeği</span> Atomun çekim kuvvetinin etkisiyle, çevresinde elektronlar dolaşan, proton ve nötronlardan oluşan pozitif elektron yüklü merkez bölümü

Atom çekirdeği, atomun merkezinde yer alan, proton ve nötronlardan oluşan küçük ve yoğun bir bölgedir. Atom çekirdeği 1911 yılında Ernest Rutherford tarafından keşfedildi. Bu keşif, 1909 yılında gerçekleştirilen Geiger-Marsden deneyine dayanmaktadır. Nötronun James Chadwick aracılığıyla 1932 yılında keşfinden sonra, çekirdeğin proton ve nötronlardan oluştuğu modeli Dmitri Ivanenko ve Werner Heisenberg tarafından çabucak geliştirildi. Atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdek içerisindedir, elektron bulutunun atom kütlesine katkısı oldukça azdır. Proton ve nötronlar çekirdek kuvveti tarafından çekirdeği oluşturmak için birbirlerine bağlanmıştır. 

Plütonyum-239, plütonyumun bir izotopudur. Plütonyum-239, nükleer silah üretiminde kullanılan birincil fisil izotoptur ancak uranyum-235 de bu amaç için kullanılır. Plütonyum-239 aynı zamanda uranyum-235 ve uranyum-233 ile birlikte termal spektrumlu nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılabilen üç ana izotoptan biridir. Plütonyum-239'un yarı ömrü 24.110 yıldır.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer fizik</span> atom çekirdeğinin yapısı ve davranışı ile uğraşan fizik alanı

Nükleer fizik veya çekirdek fiziği, atom çekirdeklerinin etkileşimlerini ve parçalarını inceleyen bir fizik alanıdır. Nükleer enerji üretimi ve nükleer silah teknolojisi nükleer fiziğin en çok bilinen uygulamalarıdır fakat nükleer tıp, manyetik rezonans görüntüleme, malzeme mühendisliğinde iyon implantasyonu, jeoloji ve arkeolojide radyo karbon tarihleme gibi birçok araştırma da nükleer fiziğin uygulama alanıdır.

<span class="mw-page-title-main">Radyasyon</span> Uzayda hareket eden dalgalar veya parçacıklar

Radyasyon veya ışınım, elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar biçimindeki enerji yayımı ya da aktarımıdır. "Radyoaktif maddelerin alfa, beta, gama gibi ışınları yaymasına" veya "Uzayda yayılan herhangi bir elektromanyetik ışını meydana getiren unsurların tamamına" da radyasyon denir. Bir maddenin atom çekirdeğindeki nötronların sayısı, proton sayısına göre oldukça fazla veya oldukça az ise; bu tür maddeler kararsız bir yapı göstermekte ve çekirdeğindeki nötronlar alfa, beta, gama gibi çeşitli ışınlar yaymak suretiyle parçalanmaktadırlar. Çevresine bu şekilde ışın saçarak parçalanan maddelere radyoaktif madde denir.

<span class="mw-page-title-main">Radyonüklit</span>

En basit çekirdek olan hidrojen çekirdeği hariç bütün çekirdeklerde nötron ve proton bulunur. Nötronların protonlara oranı hafif izotoplarda birebir oranındayken periyodik tablonun sonundaki ağır elementlere doğru bu oran gittikçe artmaktadır. Bu oran daha da artarak nüklitin artık kararlı olmadığı bir noktaya gelir. Daha ağır nüklitler, dışarıya verecekleri fazla enerjileri olduğundan kararsızlardır. Bunlara radyonüklit denir. Bu süreçte radyonüklid radyoaktif bozunmaya uğrar ve bu esnada gama ışını ve/veya atom altı parçacıklar yayabilir. Bu parçacıklar iyonlaştırıcı radyasyonu oluştur. Radyonüklidler doğada bulunabildikleri gibi yapay yollarla da üretilebilirler.

<span class="mw-page-title-main">Nükleosentez</span> Başta proton ve nötronlar olmak üzere önceden var olan nükleonlardan yeni atom çekirdekleri yaratan süreç

Nükleosentez, daha önceden var olan çekirdek parçacıklarından, esasen proton ve nötronlardan, yeni atomik çekirdeklerin yaratılması sürecidir. İlk atomik çekirdekler, Büyük Patlama'dan yaklaşık üç dakika sonra, Büyük Patlama nükleosentezi olarak bilinen sürecin sonunda oluşmuştur. Hidrojen ve helyumun ilk yıldızların bileşenlerini oluşturması ve kainatın bugünkü hidrojen/helyum oranı o zamanlara dayanır.

Nükleer dönüşüm, bir kimyasal element ya da bir izotopun birbirine dönüşmesidir. Her element atomlarındaki proton sayılarıyla tanımlanırlar. Başka bir deyişle, atom çekirdeği içindeki proton ya da nötron sayısında değişim gerçekleştiğinde nükleer dönüşüm meydana gelir.

Yapay elementler Dünya’da doğal olarak bulunmayan veya eser miktarda bulunan, fakat nükleer laboratuvarlarda başka elementlerden elde edilebilen elementlerdir.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.