İçeriğe atla

Nükleer enerji

Fisyon Tepkimesi: Uranyum, nötron bombardımanına tutulur. Kararsız hale gelen ağır atomik yapı daha hafif atomlara parçalanır. Nükleer santrallerde yaygın şekilde kullanılır.

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

Bununla beraber, kütle-enerji denklemi, tepkimenin nasıl oluştuğunu açıklamaz, bunu daha doğru olarak nükleer kuvvetler yapar. Nükleer enerjiyi zorlanmış olarak ortaya çıkarmak ve diğer enerji tiplerine dönüştürmek için nükleer reaktörler kullanılır.

Nükleer enerji, üç nükleer reaksiyondan biri ile oluşur:

  1. Füzyon: Atomik parçacıkların birleşme reaksiyonu.
  2. Fisyon: Atom çekirdeğinin zorlanmış olarak parçalanması.
  3. Yarılanma: Çekirdeğin parçalanarak daha kararlı hale geçmesi. Doğal (yavaş) fisyon (çekirdek parçalanması) olarak da tanımlanabilir.

Ağır radyoaktif maddelerin,dışarıdan nötron bombardımanına tutularak daha küçük atomlara parçalanması olayına fisyon, hafif radyoaktif atomların birleşerek daha ağır atomları meydana getirdiği nükleer tepkimelere ise füzyon tepkimesi denir. Füzyon tepkimeleriyle fisyon tepkimelerinden daha fazla enerji elde edilir. Güneş patlamaları füzyon'a, nükleer santrallerde kullanılan tepkimeler, atom bombası teknolojisi gibi faaliyetler de fisyona örnek olarak gösterilebilir.

Nükleer enerji, 1896 yılında Fransız fizikçi Henri Becquerel tarafından kazara, uranyum maddesinin fotoğraf plakaları ile yan yana durması ve karanlıkta yayılan radyoaktif ışınların fark edilmesi ile keşfedilmiştir.

Nükleer Enerjinin Elde Edilmesi

Bir nükleer santral kurmak için zenginleştirilmiş uranyuma ihtiyaç vardır. Uranyumun fisyon tepkimesine girerek bölünmesi sonucunda açığa çok yüksek miktarda enerji 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. Kontrol etmek için reaktörlerde fazla nötronları tutan ve tepkimeye girmesini engelleyen üniteler vardır. Bu sayede kontrollü bir fisyon tepkimesi zinciri sağlanır.

Nükleer Santrallerde Üretim

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.

Tartışmalar

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 Dünya üzerinde 400'den fazla nükleer enerji santrali vardır ve bunlar dünyanın toplam elektrik ihtiyacının %15'ini sağlayacak kapasitede çalışmaktadılar. Örneğin Fransa, elektrik ihtiyacının %77'sini nükleer reaktörlerinden sağlamaktadır.

Nükleer enerjiye karşı çıkanlar ise tükenmiş yakıt bertarafı, santral güvenliği ve kaza riski (bkz. nükleer erime) gibi nedenleri öne sürmektedir.

Bugüne kadar çevreye zarar verebilecek ölçüde büyük 4 tane nükleer santral kazası gerçekleştiği bilinmektedir. Bunlardan ilk 2'si alınan önlemlerle çevrelerine herhangi bir zarar vermediği söylenirken, 3. olarak gerçekleşen Çernobil Faciası doğaya ve insanlara çok büyük 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 erimesi 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 kazasının daha fazla zarara yol açtığı görülmüştür. Kazanın nedenleri; operatörlerin güvenlik mevzuatına aykırı olarak santralde deney yapmaları sonucunda reaktördeki ani güç artışı, reaktörde aşırı basınç oluşumu ve santral tasarımında derinliğine güvenlik prensibine aykırı olarak, reaktörü çevrelemesi gereken bir beton koruyucu kabuğun inşa edilmemiş olması olarak özetlenebilir.

26 Nisan 1986'da Ukrayna'daki Çernobil nükleer reaktöründe meydana gelen patlama ve sonucunda yayılan radyoaktif madde Ukrayna, Belarus ve Rusya'da yaşayan 336.000 insanın tahliyesine, 56 kişinin ölümüne, 4.000 doğrudan ilişkili kanser vakasına ve 600.000 kişinin sağlığının ciddi şekilde etkilenmesine sebep olmuştur.[1] Nükleer kalıntıların ürettiği radyoaktif bulut patlamadan sonra tüm Avrupa üzerine yayılmış ve Çernobil'den yaklaşık 1100 km uzaklıktaki İsveç Formsmark Nükleer Reaktöründe çalışan 27 kişinin elbiselerinde radyoaktif parçacıklara rastlanmış ve yapılan araştırmada radyoaktif parçacıkların İsveç'ten değil Çernobil'den gelen parçacıklar olduğu tespit edilmiştir.

4) 2011 yılında Japonya'da meydana gelen Fukuşima I Nükleer Santrali kazaları; Fukuşima I Nükleer Santrali kazaları 9.0 büyüklüğündeki 11 Mart günü olan 2011 Tōhoku depremi ve tsunamisi sonrasında meydana geldi. Honşu adası açıklarında meydana gelen bu deprem, Japonya'da büyük bir tsunamiye yol açtı. Tsunami Japonya'ya çok büyük zarar verdi ve nükleer enerji santrallerinde arızalar meydana getirdi.

Günümüzde dünyanın birçok yerinde nükleer karşıtı gruplar oluşmuştur. Bunlardan en ünlüleri; Yeşiller Partisi, Yeşil Barış (Greenpeace), Nükleer Karşıtı Platform (NKP) Anti-Nükleer Cephe ve bu konuda öne çıkan bireysel tepkilerdir. Nükleer enerji santralı yapılması istenilen Sinop ve Akkuyu'da ayrıca yerel bazlı nükleer-karşıtı örgütlenmeler de mevcuttur.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ [1] 15 Şubat 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu ve Dünya Sağlık Örgütü'nün 2005 Raporu.

Dış bağlantılar

Wikimedia Commons'ta Nükleer enerji ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

İlgili Araştırma Makaleleri

<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">Zincirleme nükleer reaksiyon</span>

Radyoaktif elementlerin kararlı bir element oluşturması işlemi sırasında bunlar birkaç sayıda farklı reaksiyona (tepkimeye) uğrayabilirler. Nükleer fisyon (bölünme) böyle bir reaksiyondur. Atom sayısı 90 'dan büyük olan elementler fisyona uğrayabilirler.

<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">Nükleer silah</span> Nükleer enerji ile yıkım gücü sağlayan silah

Nükleer silah, nükleer reaksiyon ve nükleer fisyon birlikte kullanılmasıyla ya da çok daha kuvvetli bir füzyonla elde edilen yüksek yok etme gücüne sahip silahtır. Genel patlayıcılardan farklı olarak çok daha fazla zarar vermek amaçlı kullanılır. Sadece kullanılan bir silah, tüm bir kenti ya da bir ülkeyi canlı, cansız ne varsa tamamen yok edecek güçtedir.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer enerji santrali</span> Nükleer reaktör yardımıyla elde edilen enerjiyi dağıtan merkez

Nükleer santral (NPP) veya atom santrali (APS), ısı kaynağının nükleer reaktör olduğu termik santraldir. Termik santrallerde tipik olduğu gibi, ısı, elektrik üreten jeneratöre bağlı buhar türbinini çalıştıran buhar üretmek için kullanılır. Eylül 2023 itibarıyla Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu, dünya çapında 32 ülkede faaliyette olan 410 nükleer santral ve inşa halinde olan 57 nükleer santral olduğunu bildirdi.

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

Nükleer reaksiyon veya çekirdek tepkimesi, iki atom çekirdeğinin veya bir atom çekirdeğiyle atom dışından bir atomaltı parçacığın çarpışarak bir veya daha fazla yeni nüklide dönüşmeleri. Bu gibi reaksiyonlarda yer alan atomaltı parçacıklar proton, nötron veya yüksek enerjili elektron olabilir. Kimyasal reaksiyondan farkı, kimyasal reaksiyonların atomların elektronları arasında gerçekleşmesidir. Çekirdek tepkimesi sonucunda eğer proton sayısı değişiyor ise farklı bir elemente ait bir tanecik oluşmuş olur. Bir reaksiyonun nükleer reaksiyon sayılabilmesi için en az bir nüklidin başka bir nüklide dönüşmesi gerekir; böyle bir dönüşüm gerçekleşmezse yaşanan çarpışma sürecine saçılma adı verilir. Spontane olarak gerçekleşen radyoaktif bozunma, nüklit değişimine yol açsa da nükleer reaksiyon olarak kabul edilmez.

<span class="mw-page-title-main">Termonükleer silah</span> hidrojen atomlarının kaynaşarak (füzyon) helyuma dönüştüğü yıkıcı bomba türü

Hidrojen bombası veya füzyon bombası, kontrolsüz termonükleer enerji sağlayabilen yıkıcı nükleer silah.

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

Nükleer erime, bir nükleer reaktörün soğutma sistemlerinin çalışmaması ve reaktörün parçalanabilir yakıtının tepkimesinin yavaşlatılamaması durumunda, nükleer yakıtın tamamen eriyerek çok sıcak ve çok yoğun bir sıvı haline gelmesi durumudur. Nükleer erime durumunda reaktör yakıtı reaktör kalbini eriterek dışarıya çok ciddi miktarda radyasyon sızıntısına sebep olabilir. Bu durum bir nükleer reaktörde olabilecek en ciddî kazadır.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer reaktör</span> Uranyum, plütonyum vb. atom çekirdeklerinin parçalanmasından yararlanılarak enerji elde edilen kaynak

Nükleer reaktör, zincirleme çekirdek tepkimesinin başlatılıp sürekli ve denetimli bir biçimde sürdürüldüğü aygıtlardır. Nükleer reaktörler bazen nükleer enerjiyi başka bir tür enerjiye çevrilen santraller olarak kullanılırlar.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik santrali</span> elektrik enerjisi üreten tesis

Elektrik santralı, elektrik üretecek bir fabrikayı meydana getiren tesislerin tümü.

<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.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer silah yapımı</span>

Nükleer silah yapımı, nükleer bir silahın fiziksel paketlerinin patlaması için yapılan fiziksel, kimyasal ve teknik düzenlemelerdir. Dört temel tasarım türü vardır. Sonuncusu hariç hepsinde, yerleştirilmiş cihazlardaki patlayıcı enerji füzyon ile değil, nükleer fisyon ile elde edilir.

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

Nükleer teknoloji, atom çekirdeğinin tepkimeleriyle ilgilenen teknolojidir. Önemli nükleer teknolojiler arasında nükleer enerji, nükleer tıp ve nükleer silah vardır. Duman dedektörleri, nükleer reaktörler ve nişangaha gelen nükleer silah için uygulamalar bu teknolojiye dayanır. Nükleer Teknolojinin temeli, yerkürede bulunan ya da laboratuvarlarda yapılabilen bazı element atomların kendi kendine veya dışarıdan zorlanarak parçalanması veya birleşmesi sonucu ortaya başka elementlerin ve bu sırada da çok büyük miktarda ısı enerjisinin açığa çıkmasıdır. Ortaya çıkan bu büyük ısı enerjisi kontrolsüz kullanıldığında atom bombası veya hidrojen bombası olurken, kontrollü kullanıldığında insanlığın yararına olmaktadır. Kontrol edilebilen bu sistemlere nükleer enerji santralleri denilir.

Nükleer bağlanma enerjisi, atomun çekirdeğini bileşenlerine ayırmak için gereken enerjidir. Bu bileşenler nötron, proton ve nükleondur. Bağ enerjisi genelde pozitif işaretlidir çünkü çoğu çekirdek parçalara ayrılmak için net bir enerjiye ihtiyacı vardır. Bu yüzden, genelde bir atomun çekirdeğinin kütlesi ayrı ayrı ölçüldüğünde daha azdır. Bu fark nükleer bağlanma enerjisidir ki bu enerji birbirini tutan bileşenlerin uyguladığı kuvvet tarafından sağlanır. Çekirdeği bileşenlerine ayırırken, kütlenin bir kısmı büyük bir enerjiye dönüştürülür bu yüzden bir kısım kütle eksilir, eksik kütlede bir fark yaratır çekirdekte. Bu eksik kütle, kütle eksiği diye bilinir ve çekirdek oluşurken çıkan enerjiye takabül eder.

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

Elektrik üretimi, elektrik ve diğer kaynaklardan birincil enerji üretme sürecidir. Elektrik üretiminin temel ilkeleri İngiliz bilim insanı Michael Faraday tarafından 1820'lerde ve 1830'ların başında keşfedildi. Onun temel yöntemi bugün hâlâ kullanılmaktadır: Elektrik, bakır gibi iletken bir telin manyetik bir alan içinde hareket ettirilmesi ile üretilir. Elektrik jeneratörü, bir mıknatıs içinde dönen sarılı iletken tellerin bulunduğu ve bu tellerin mıknatıs içinde dönmesiyle elektrik akımı üreten bir makinedir. Evlerimizde, işyerlerimizde, endüstride gereksinim duyduğumuz büyük miktardaki elektrik enerjisini elde etmek için, elektrik jeneratörlerini döndürecek büyük güç santrallarına ihtiyaç duyarız. Çoğu güç santrali, jeneratörü döndürmek için ısı üretiminde bulunurlar. Fosil yakıtlı santrallar ısı üretimi için doğal gaz, kömür ve petrol yakarlar. Nükleer santrallar da uranyum yakıtını parçalayarak ısı üretirler. Ancak bütün bu değişik tip santrallar ürettikleri ısıyı, suyu buhar haline dönüştürmek için kullanırlar. Oluşan buhar ise elektrik jeneratörüne bağlı olan türbine verilir. Su buharı, türbin şaftı üzerinde bulunan binlerce kanatçık üzerinden geçerken daha önce üretilen ısıdan almış olduğu enerjiyi kullanarak, türbin şaftını döndürür. İşte bu dönme, jeneratörün elektrik üretmek için gereksinim duyduğu mekanik harekettir. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden çıkan, enerjisi diğer bir deyişle basınç ve sıcaklığı azalmış buhar ise yoğunlaştırıcı (kondenser) denilen bölümde soğutulup su haline dönüştürüldükten sonra, tekrar kullanılmak üzere santralın ısı üretilen bölümüne geri gönderilir. Yoğunlaştırıcıda soğutma işini sağlayabilmek için deniz, göl veya ırmaklarda bulunan su kullanılır. Su kaynaklarından uzak bölgelerde ise santralın hemen yanında bulunan ve uzaktan bakıldığı zaman geniş dev bacalara benzeyen soğutma kuleleri kullanılır. Bu kulelerin üzerinde görülen beyaz duman ise su buharıdır.

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.


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.