İçeriğe atla

Nükleer dönüşüm

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

Bir dönüşüm, ya nükleer tepkimeler (çekirdek dışındaki bir parçacığın etkileşimi ile) ya da başka bir dış etmene ihtiyaç duyulmadığında radyoaktif bozunma ile gerçekleştirilebilir.

Geçmişte yıldız nükleosentezi ile gerçekleşen doğal dönüşüm, günümüzde evrende var olduğunu bildiğimiz ağır kimyasal elementleri meydana getirmiştir.

Dönüşüm teknolojisi büyük ölçüde radyoaktif yarılanma ömrüne azaltarak insan popülasyonları üzerindeki radyoaktif atıkların uzun vadeli olumsuz etkileri azaltma potansiyeline sahiptir.[1]

Tüm radyoaktif bozunmalar veya nükleer reaksiyonlar dönüşüne sebep olmaz, ancak tüm dönüşüm ya çürümeye veya nükleer reaksiyon neden olur. En yaygın radyoaktif bozunma türleri gama bozunması ve iç dönüşüm alakalı işlemlerdir. Ancak, çoğu diğer tip bozunma (dönüşüm), radyoizotopların dönüşmesine sebep olur. Benzer şekilde, birkaç nükleer reaksiyon uygulamasında, çoğu nükleer reaksiyonlar ve nükleer türleri doğal olarak gözlemlemek için tüm kimyasal elementlerin var olmasına rağmen, dönüşüme neden olmaz.

Bir tür doğal dönüşüm gözlemlenebilir olduğunda bazı radyoaktif elementler alfa ya da beta bozunumu gibi mevcut doğa tarafından kendiliğinden çürüme sürecine neden olur. Örnek olarak doğal çürüme potasyum-40'ın argon-40'a, argonun havadaki en çok olan formu, dönüşmesi. Ayrıca Dünya üzerinde, kozmik ışın bombardıman (örneğin, karbon-14) ve zaman zaman da doğal nötron bombardımanı (örneğin, doğal nükleer fisyon reaktörü) nedeniyle doğal mutasyondan farklı mekanizma doğal nükleer reaksiyonlar meydana gelir.

Yapay dönüşüm elemanları çekirdek yapısında değişikliklere neden olmak için yeterli enerjiye sahip makineler oluşturabilir. Yapay dönüşüme sebep olan makineler parçacık hızlandırıcı ve tokamak içerebilir. Geleneksel fisyon güç reaktörü bu yapay dönüşüme sebep olabilir ancak ancak yapay olarak üretilen nükleer zincir reaksiyonu bir fisyon tarafından üretilen nötron eleman açar.

Yapay nükleer dönüşüm, radyo aktif atığın hacmini ve tehlikesini azaltmak için olası bir mekanizma olarak kabul edilmiştir.

Tarih

Dönüşüm terimi simya'ya kadar uzanmaktadır. Simyacılar, temel metalleri altın dönüştürmek için yeteneğe sahip felsefe taşını takip etmişlerdir, chrysopoeia dönüşümü. Simyacılar genellikle mistik ya da dini bir süreç için bir metafor olarak chrysopoeia anlaşılır olsa da, bazı uygulayıcılar literal bir yorumu kabul eder ve fiziksel deney yoluyla altın yapmaya çalışır. Metalik dönüşüm imkansızlığı simya, simyacı, filozof ve Orta Çağlardan beri bilim adamları arasında tartışılan bir olgu olmuştur. Sözde simya dönüşümünü yasa dışı ilan edildi[2] ve on dördüncü yüzyılın başlarında alay edilmeye başlandı. Michael Maier ve Heinrich Khunrath gibi simyacılar, altın yapma hilelerini içerdiğini iddia ettikleri yazılar yayınladılar. 1720 de, altın içine maddelerin fiziksel dönüşümlerinin takip eden herhangi biri artık pek yoktu.[3] Antoine Lavoisier, 18. yüzyılda elementlerin simya teorisini modern teori ile kimyasal elementlerin ve atomlarının yerini aldı(simya teorisinden yuvarlar), John Dalton daha da çeşitli kimyasal süreçleri açıklamak için kavramlar geliştirdi. Atomlu ayrışma simyacılar ile elde edilebilir çok daha fazla enerji konularında ayrı bir işlemdir.

İlk bilinçli modern fizik Frederick Soddy ile birlikte uygulandı. 1901 yılında Ernest Rutherford, radyoaktif olduğunu keşfettiği toryumun kendi kendine dönüştüğünü keşfetti. Sonra Soddy bağırdı: "Rutherford, bu dönüşüm! " Rutherford "demiyorlar, Tanrı aşkına, Soddy için geri tersledi dönüşüm. Onlar simyacılar olarak başımıza gerekecek."[4]

Rutherford ve Soddy doğal dönüşümleri, radyoaktif ve alfa bozunumunun bir parçası olarak gözlemledi. Ancak 1919 yılında, Rutherford azot'u oksijene dönüştürmeyi başardı, azot yönelik alfa parçacıkları kullanarak, 14 N + α → 17 O + p. Bu ilk gözlem, nükleer reaksiyon yani bir reaksiyon işlemi, içinde bir çürüme partiküllerinin bir atom çekirdeği dönüştürülmesi için kullanılır. En sonunda, 1932 yılında, tam yapay nükleer reaksiyon ve nükleer dönüşüm Rutherford'un meslektaşları tarafından sağlanmıştır John Cockcroft ve Ernest Walton iki alfa parçacıkları içine çekirdeğini bölmek için lityum-7 karşı yapay hızlandırılmış protonlar kullanırlar. Modern olmamasına rağmen başarı, halk arasında ", atomu parçalamaktan" olarak bilinen nükleer fisyon tarafından 1938 yılında keşfedilen reaksiyon Otto Hahn, Lise Meitner ağır elementler ve bunların yardımcısı Fritz Strassmann'ın.[5]

Daha sonra yirminci yüzyılda yıldız içindeki unsurların dönüşümü, evrende ağır elementlerin göreceli bolluk için muhasebesi yapıldı. Big Bang ve diğer üretildi ilk beş element, kozmik ışın süreçleri, yıldız nükleosentez bordan daha ağır elementlerin bolluğundan sorumluydu. Onların içinde 1.957 sayfa kağıt Yıldız Elementlerin Sentezi,[6] William Alfred Fowler, Margaret Burbidge,Geoffrey Burbidge ve Fred Hoyle esasen tüm hafif kimyasal elementlerin ama bolluğu süreci ile açıklanabilir olduğunu ve yıldızların nükleosentezindeki işlemleri açıkladılar.

Bu gerçek nükleer dönüşümünü altında, simyacılar hararetle takip edenlerdi ters reaksiyon daha kurşun içine altın açmak için çok daha kolaydır. Nükleer denemeler başarıyla altın içine kurşunu dönüştürmüştür, ancak gider kadar herhangi bir kazanç yoktur.[7] Bu yolla kurşun içine altın dönüştürmek daha kolay olacaktır, nükleer reaktörde altın bırakarak nötron yakalama ve beta bozunumu uzun bir süre için kolaylaştırır.

Glenn Seaborg bizmut altın için birkaç bin atom üretti ama net bir kayıp.

Altın sentezi ile ilgili daha fazla bilgi için değerli metaller sentezine bakınız.

197Au + n → 198Au (yarı ömrü 2.7 gün) → 198Hg + n → 199Hg + n → 200Hg + n → 201Hg + n → 202Hg + n → 203Hg (yarı ömrü 47 gün) → 203Tl + n → 204Tl (yarı ömrü 3.8 yıl) → 204Pb

Evrendeki dönüşüm

Yukarıda işaret edildiği gibi, Büyük Patlama (dahil olmak üzere tüm hidrojen kaynağı olduğu düşünülmektedir döteryum evrenin) ve helyum. Hidrojen ve helyum birlikte evrende sıradan maddenin kütlesinin %98'ini oluşturmaktadır.

Yıldız nükleosentezi olarak evrende doğal olarak oluşan diğer elementlerin hepsi sorumludur kararlı izotoplar ve ilkel nüklidin gelen, karbon için plutonyum. Bunlar yıldız oluşumu sırasında, Big Bang'den sonra gerçekleşti. Demire karbon bazlı hafif elementler yıldızla oluşan ve uzaya yayımlanan asimptotik dev dal (AGB) yıldızlı. Bunlar dış atmosfere kapalı "ponponları", nikel ve demir karbon bazı ögeleri içeren kırmızı dev bir türüdür. Tüm elemanlar atom ağırlığı daha büyük 64 atomik kütle birimi üretilen süpernova çekirdek adlı hafif çekirdekleri reaksiyon vasıtasıyla yıldızlı nötron yakalama: iki işlem içine alt böler r-işlem ve s işlem.

Güneş Sistemi gibi çok yıldızlı önceden oluşturulan toz taneleri daha ağır elementleri içeren hidrojen ve helyumdan bir buluttan, yaklaşık 4.6 milyar yıl önce şimdiki yoğunlaşmış olduğu düşünülmektedir. Bu taneler evrenin tarihinin erken dönüşümünü oluşturduğu ağır unsurları içeriyordu.

Yıldız Dönüşümün bu doğal süreçlerin tümü kendi galaksimizde ve diğerleri bugün hala devam ediyor. Örneğin, üst nova yıldızlı gözlemlenen ışık eğrileri SN 1987A bunları alan radyoaktif nikel ve kobalt büyük miktarda patlayıcı göstermektedir. Ancak, bu madde küçük toprak ulaşır. Yeryüzünde bugün çoğu doğal dönüşüm aracısı kozmik ışınlar (örneğin karbon-14 üretimi gibi) ve radyoaktif radyoaktif parçalanma ilkel nüklitlerin (örneğin güneş sisteminin ilk oluşumundan arta kalan potasyum-40, uranyum ve toryum ), artı bu nucleides ürünleri (radyum, radon, polonyum, vs.) radyoaktif bozunma. Bakınız çürüme zinciri.

Nükleer atıkların yapay dönüşümü

Genel bakış

Transuranyum elementlerinin dönüşümü (aktinitler gibi) izotoplar ve plütonyum, Neptünyum, amerikyum ve küriyum yönetimi yarattığı sorunları çözmeye yardımcı potansiyeline sahip radyoaktif atıkların, içerdiği uzun ömürlü izotopların oranını azaltır. Bir nükleer reaktör içinde hızlı nötronlar ışınlandı zaman, bu izotoplar, orijinal aktinit izotop yok ve radyoaktif ve radyoaktif olmayan füzyon ürünleri spektrum üretir, nükleer fizyon geçmesi için yapılabilir.

Aktinitler içeren seramik hedefler en zor uzun ömürlü türlerin kaldırılabilmesi için dönüşüm reaksiyonları nötron ile bombardıman edilebilir. Bunlar, (Am, Zr), N, (Am, Y) aktinit-içeren katı çözeltilerin oluşabilir N, (Zr, Cm) O 2, (Zr, Cm, Am) O 2, (Zr, Am, Y) O 2 ya da AMO olarak sadece aktinit fazlar 2, NPO 2, NPN, MgO gibi bazı atıl fazlar karışık AmN, mgal 2 O 4 (Zr, Y) O 2, TiN ve ZrN. Radyoaktif olmayan atıl fazların rolü nötron ışınlama altında hedef stabil mekanik davranış sağlamak için esas olarak.[8]

Reaktör çeşitleri

Örneğin, reaktörlerde dönüşüm plütonyumun MOX yakıtların içine işlenmesi olabilir. Ağır elementler hızlı reaktörler de dönüştürülebilir, ama muhtemelen daha etkili olarak bilinen bir altkritik reaktörde enerji amplifikatörü, Carlo Rubbia tarafından geliştirilmiştir. Füzyon nötron kaynaklarının uygun olduğu ayrıca ileri sürülmüştür.[9][10][11]

Yakıt tipleri

Döngüsünün sonunda (EOC) çevrim (BOC) başında başlangıç bileşimi içinde plütonyum birleştirmek ve bu elemanın daha küçük bir miktarına sahip çeşitli yakıtların vardır. Döngüsü sırasında, plütonyum elektrik üreten bir güç reaktöründe yanmış olabilir. Bu işlem, bir elektrik üretim açısından değil, aynı zamanda yeniden işleme nedeniyle harcanan nükleer yakıt (SNF) çıkan silah programına ve plütonyum gelen ihtiyaç fazlası silah plütonyum tüketen onun yeteneği.

Karışık oksit yakıt (MOX) bunlardan biridir. Plütonyum ve uranyum oksit harmanı ağırlıklı hafif su reaktörleri (LWR) kullanılan düşük zenginleştirilmiş uranyum (LEU) yakıta alternatif oluşturmaktadır. Plütonyum yanmış olacak, ancak uranyum, MOX mevcut olduğundan, ikinci nesil plütonyum ışınım U-238 yakalama ve birbirini takip eden iki beta eksi dönüşümü (bozunumu) yoluyla imal edilecektir.

Plütonyum ve toryumlu yakıtlar da bir diğer seçenektir. Bunlarda, plütonyum fisyon yayımlanan nötron Th-232 tarafından yakalanır. Bu ışıma yakalanmasından sonra, Th-232 üretimi ile sonuçlanan, bölünebilen U-233 izotopu  azalır, iki P eksi'ye maruz kalır ve Th-233 olur. Th-232 için ışınım yakalama kesiti U-238 den daha bölünebilir yakıt için daha yüksek bir dönüşüm ve üç kat daha fazla verimli U-238 olmasıdır. Yakıtta proton yokluğu nedeniyle, üretilen hiçbir ikinci nesil plütonyum yoktur ve MOX yakıtlarında daha yüksek yanmış plütonyum miktarı olacaktır. Bununla birlikte, bölünebilen U-233, yakıtta mevcut olacaktır. Silah dereceli ve reaktör dereceli plütonyum, silah sınıfı plütonyum Pu-239'un miktarının daha büyük bir azalma olduğunu gösterir, plütonyum toryum yakıtlarında kullanılabilir.

Dönüşümün arkasındaki mantık

Plütonyum ve diğer aktinitlerin izotopları uzun ömürlü olma eğilimindedir ve yarı ömürleri radyoaktif fisyon ürünleri kısa ömürlü olma eğilimi ise binlerce yıl içindedir. Atık yönetimi açısından bakıldığında, aktinitlerin dönüşüm çok uzun vadeli radyoaktif tehlikeyi ortadan kaldırır ve çok daha kısa vadeli bir diğeriyle değiştirir.

Bir radyoizotop tehdidi dahil olmak kimyasal ve biyolojik elemanın özelliklerinin birçok faktör tarafından etkilenir olduğunu anlamak önemlidir. Örnek olarak, sezyum nispeten kısa ömre sahiptir ve biyolojik yarılanma ömrü ise (1 ila 4 ay) stronsiyum ve radyum hem çok uzun biyolojik yarı ömürleri vardır. Bunun sonucunda stronsiyum-90 ve radyum daha zarar çok daha edebiliyoruz sezyum-137 verilen bir etkinlik yutulur zaman.

Uzun biyolojik yarılanma ömürleri çok ve çünkü aktinitler çoğu radyotoksik olan alfa yayıcılar. Dönüşümün niyet içine aktinitler dönüştürmek olduğunu fisyon ürünleri. Fisyon ürünleri çok radyoaktif, ancak faaliyetin çoğunluğu kısa bir süre içinde bozulacaktır. En endişe verici kısa ömürlü fisyon ürünleri gibi vücutta birikir olan iyot tiroid bezinde biriken iyot-131, ancak umulmaktadır [kim tarafından?] Iyi tasarımı ile nükleer yakıt ve dönüşüm tesisi böyle fisyon ürünleri insanlar ve çevreleri izole ve çürümeye izin verilebilir. Orta vadede en yüksek endişe fisyon ürünleri Stronsiyum-90 ve sezyum-137 vardır; her ikisi de yaklaşık 30 yıllık bir yarı-ömre sahiptir. Sezyum-137 harici çoğunluğu gama işçilerin yaşadığı dozdan sorumludur[12] ve 2005 yılında,  Çernobil de olduğu gibi.[13] Bu orta ömürlü izotoplar çürümüş kalan izotoplar çok daha küçük bir tehdit olacaktır.

Uzun ömürlü fisyon ürünleri

Bazı radyoaktif füzyon ürünleri dönüşümünü daha kısa ömürlü radyoizotoplara dönüştürülebilir. Bir yıldan fazla yarılanma ömrüne sahip tüm fisyon ürünleri dönüşümü, Grenoble de incelenmiştir[14] değişken sonuşlar elde edilmiştir.

90-Sr ve Cs-137, yaklaşık 30 yıllık yarı ömürleri ile, yüzlerce yıldır bir ölçekte kullanılan nükleer yakıt en büyük radyasyon yayıcılar vardır ve onlar düşük olması nedeniyle kolayca dönüştürelemese de olmayan nötron soğurma kesitleri vardır. Bunlar çürüme kadar, sadece yerleri muhafaza edilmelidir. Bunlar çürüme kadar depolama uzunluk, gerekli olduğu göz önüne alındığında, daha kısa yarılanma ömrü ile füzyon ürünleri de saklanabilir.

Bir sonraki daha uzun ömürlü fisyon ürünü Sm-151'dir. 90 yıl yarılanma ömrü vardır ve nükleer yakıt halen kullanılmaktadır. Ancak, etkili bir nükleer atık olan Sm-151 transmuting diğer izotoplarının ayrılmayı gerektirecek samaryum. Küçük miktarlarda ve düşük enerjili radyoaktivite göz önüne alındığında, Sm-151 90-Sr ve Cs-137 daha az tehlikelidir ve de çürümeye terk edilebilir.

7 uzun ömürlü fisyon ürünü vardır. Onlar 16 milyon ile 211.000 yıl içinde çok daha uzun yarı ömürleri var. Bunlardan ikisi, Tc-99 ve I-129, potansiyel tehlikeleri olmayan ortamda yeteri kadar hareketli olan serbest ya da aynı elementin izotop karışımı çoğunlukla serbest ve dönüşümü desteklemek için küçük ama yeterli nötron kesitleri var. Ayrıca, Tc-99 U-238'in  doppler reaktörü istikrarı için negatif geri besleme ile yerini alabilir.[15] Önerilen dönüşüm programların çalışmalarının çoğu varsayım 99 Tc, 129 I diğer fisyon ile transmutation için hedef olarak ve transuranics ürünleri, aktivasyon ürünleri ve muhtemelen yeniden işlenmiş uranyum atığı olarak kalır.[16]

Kalan 5 uzun ömürlü fisyon ürünleri, Se-79, Sn-126 ve Pd-107 (en azından bugünün sadece küçük miktarlarda üretilen termal nötron, U-235 -burning hafif su reaktörü olmalı ve son iki) nispeten atıl. Diğer iki, Zr-93 ve CS-135, büyük miktarlarda üretilir, fakat bir ortamda aynı zamanda son derece hareketli değildir. Ayrıca, aynı elemanın diğer izotoplarını büyük miktarlarda karıştırılır.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ http://www.oecd-nea.org/trw/ 2 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. "Transmutation of Radioactive Waste."
  2. ^ John Hines, II, R. F. Yeager.
  3. ^ Lawrence Principe.
  4. ^ Muriel Howorth,Pioneer Research on the Atom: The Life Story of Frederick Soddy, New World, London 1958, pp 83-84; Lawrence Badash, Radium, Radioactivity and the Popularity of Scientific Discovery, Proceedings of the American Philosophical Society 122,1978: 145-54; Thaddeus J. Trenn, The Self-Splitting Atom: The History of the Rutherford-Soddy Collaboration, Taylor & Francis, London, 1977, pp 42, 58-60, 111-17.
  5. ^ "Cockcroft and Walton split lithium with high energy protons April 1932". 2 Eylül 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ocak 2016. 
  6. ^ William Alfred Fowler, Margaret Burbidge, Geoffrey Burbidge, and Fred Hoyle, 'Synthesis of the Elements in Stars', Reviews of Modern Physics, vol. 29, Issue 4, pp. 547–650
  7. ^ Anne Marie Helmenstine, Turning Lead into Gold: Is Alchemy Real? 17 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., About.com:Chemistry, retrieved January 2008
  8. ^ B.E. Burakov, M.I Ojovan, W.E. Lee.
  9. ^ Rita Plukiene, Evolution Of Transuranium Isotopic Composition In Power Reactors And Innovative Nuclear Systems For Transmutation 27 Eylül 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., PhD Thesis, Vytautas Magnus University, 2003, retrieved January 2008
  10. ^ Takibayev A., Saito M., Artisyuk V., and Sagara H., 'Fusion-driven transmutation of selected long-lived fission products 14 Ocak 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.', Progress in nuclear energy, Vol. 47, 2005, retrieved January 2008.
  11. ^ Transmutation of Transuranic Elements and Long Lived Fission Products in Fusion Devices, Y. Gohar, 19 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Argonne National Laboratory
  12. ^ Schwenk-Ferrero, A. (2013). "German Spent Nuclear Fuel Legacy: Characteristics and High-Level Waste Management Issues" (PDF). Science and Technology of Nuclear Installations. s. 293792. doi:10.1155/2013/293792. 2 Mart 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 5 Nisan 2013. 
  13. ^ "Cesium-RELEVANCE TO PUBLIC HEALTH" (PDF). cdc.gov. 27 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 5 Nisan 2013. 
  14. ^ "Method for net decrease of hazardous radioactive nuclear waste materials - US Patent 4721596 Description". 12 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ocak 2016. 
  15. ^ Transmutation of Selected Fission Products in a Fast Reactor
  16. ^ "The Nuclear Alchemy Gamble - Institute for Energy and Environmental Research" (PDF). 14 Şubat 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 5 Ocak 2016. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Nükleer enerji</span> atomun çekirdeğinden elde edilen enerji türü

Nükleer enerji, atomun çekirdeğinden elde edilen bir enerji türüdür. Kütlenin enerjiye dönüşümünü ifade eden, Albert Einstein'a ait olan E=mc² formülü ile ilişkilidir.

<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">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">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">Radyoaktif atık</span> İstenmeyen veya kullanılamayan radyoaktif maddeler

Radyoaktif atıklar, serbestleştirme sınırlarının üzerinde aktivite konsantrasyonu içeren ve bir daha kullanılması düşünülmeyen nükleer ve radyoaktif maddeler ile radyoaktif madde bulaşmış ya da radyoaktif olmuş yapı, sistem, bileşen ve malzemelerdir.

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">Uranyum-238</span>

Uranyum-238, (kim. simge 238U veya U-238), 92 proton ve 146 nötronu ile doğada en sık rastlanan (tümü içindeki oranı %99,284) Uranyum izotopudur. 238U'in yarılanma zamanı (yarı ömrü) 4.46 × 109 (4,46 milyar) yıldır ve radyoaktif ışıma yaparak (doğal ışıma enerjisi 4,267 MeV) sırasıyla bir başka uranyum izotopu olan 239U, Neptünyum 239Np ve Plütonyum 239Pu'a indirgenir. Silah sanayiinde zırh ve zırh delici mermilerde sıklıkla kullanılan Zayıflatılmış uranyum içerisinde bol miktarda 238U izotopu bulunurken, nükleer silah yapımında kullanılan Zenginleştirilmiş uranyum ise yüksek oranda 235U izotopundan oluşur. 238U direkt nükleer yakıt olarak kullanıma uygun değildir, ancak reaktör ortamında fisyon özelliği bulunan plütonyum elementinin üretiminde kullanılabilir.

Zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki Uranyum-235 (kim. sembol 235U) oranı belirli yöntemlerle doğal seviyelerin üzerine çıkartılmış uranyum karışımıdır. Doğada bulunan toplam uranyum elementinin %99.284'ü Uranyum-238 (kim. sembol 238U) izotopundan oluşur. Zincirleme fisyon gerçekleştirme kabiliyeti bulunan tek uranyum izotopu olan Uranyum-235'in tüm uranyum rezervleri içerisindeki payı yalnızca %0.72'dir. Bu yüzden nükleer yakıt amaçlı olarak kullanılabilmesi için 235U izotopunun uranyum karışımı içerisindeki oranı arttırılmalıdır.

<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">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.

IV. Nesil III. Nesil reaktörlerin halefi olarak tasarlanan nükleer reaktör tasarımlarıdır. Birinci nesil sistemlerin çoğu kullanımdan kaldırıldığı için dünya çapında faaliyette olan reaktörlerin çoğu ikinci ve 3 nesil sistemlerdir. Generation IV International Forum, IV. nesil reaktörlerin gelişimini koordine eden uluslararası bir organizasyondur. V. Nesil reaktörler tamamen teoriktir ve henüz uygulanabilir olarak görülmemektedir.

<span class="mw-page-title-main">Sıvı florür toryum reaktörü</span>

Sıvı florür toryum reaktörü, bir tür erimiş tuz reaktörüdür. LFTR, yakıt için florür esaslı, erimiş, sıvı tuzlu toryum yakıt çevrimini kullanır.

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

Uranyum (92U), kararlı izotopu olmayan, doğal olarak oluşan radyoaktif bir elementtir. Uzun yarı ömürleri olan ve Dünya'nın kabuğunda kayda değer miktarda bulunan iki ilkel izotopu vardır: uranyum-238 ve uranyum-235. Uranyum-233 gibi diğer izotoplar üretken reaktörlerinde üretilmiştir. Doğada veya nükleer reaktörlerde bulunan izotoplara ek olarak, 214U ile 242U arasında çok daha kısa yarı ömre sahip birçok izotop üretilmiştir. Doğal uranyumun standart atom ağırlığı 238,02891(3)' tür.

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

Aktinit kimyası, aktinitlerin süreçlerini ve moleküler sistemlerini araştıran nükleer kimyanın ana dallarından biridir. Aktinitler, isimlerini grup 3 elementi olan aktinyumdan alır. Resmi olmayan kimyasal sembol An, aktinit kimyasının genel tartışmalarında herhangi bir aktinide atıfta bulunmak için kullanılır. Aktinidlerin biri hariç tümü, 5f elektron kabuğunun doldurulmasına karşılık gelen f blok elementleridir. Bir d-blok elementi olan lavrensiyum da genellikle bir aktinit olarak kabul edilir. Lantanitlerle karşılaştırıldığında, yine çoğunlukla f-blok elementleri, aktinitler çok daha değişken değerlik gösterirler. Aktinid serisi, aktiniyumdan lavrensiyuma kadar atom numaraları 89 ile 103 arasında değişen 15 metalik kimyasal elementi kapsar.

Çevrede aktinitler, dünya ortamındaki aktinitlerin kaynakları, çevresel davranışları ve etkileri ile ilgilidir. Çevresel radyoaktivite yalnızca aktinitlerle sınırlı değildir; radon ve radyum gibi aktinit olmayanlar da dikkat çekicidir. Tüm aktinitler radyoaktif olsa da, yer kabuğunda uranyum ve toryum gibi birçok aktinit vardır. Bu mineraller, karbon tarihleme ve çoğu dedektör için, X-ışınları ve daha fazlası gibi birçok yönden faydalıdır.