Çekirdek bölünmesinin temel önemi,bölünmede ortaya ç?kan çok büyük miktar-daki enerjidir.Bir çekirde?in bölünmesinde yakla??k 2.10 eV’lik (elektro voltluk)
enerji aç??a ç?kar ; bu, 1 gram uranyum –235’ ten, bölünme yoluyla elde edilebi-lecek enerjinin 20.000 kilovat-saat dolay?nda olmas? anlam?na gelir. Çekirdek bölünmesi,büyük ölçekli enerji aç??a ç?karan üç tür çekirdek tepkimesinden biri-dir. Öteki iki tepkime türü, radyoaktif bozunum ve çekirdek kayna?mas?d?r. Bö-lünme enerjisinden, elektrik üretiminde, t?p, sanayi ve ba?ka alanlarda radyoak-tif izotoplar?n elde edilmesinde geni? ölçüde yararlan?lmaktad?r.Çekirdek bölün-mesi, atom ve nötron bombalar?nda aç??a ç?kan çok büyük enerjininde kayna??n? olu?turur.
Bohr ve Wheeler’ in ara?t?rmalar?, uranyumda gözlenen çekirdek bölünmesinin, do?ada bol olarak bulunan uranyum –238’de de?il, do?al uranyumun ancak yüz-de 0,7’ sini olu?turan uranyum –235 izotopunda gerçekle?ti?ini belirledi ;bu bul-gu sonradan deneysel olarak do?ruland?.
Uranyum –235 yan? s?ra, plütonyum –239 ve uranyum –233’ ün bölünme tepki-mesine girebildikleri daha sonra belirlendi.
FÜZYON (Çekirdek Kayna?mas?)
Hafif elementlerin atom çekirdeklerinin daha a??r bir elementin çekirde?ini olu?
turmak üzere birle?mesi. Birle?en çekirdeklerin, küçük atom numaral? elementle
rin çekirdekleri olmas? durumunda, önemli ölçüde enerji aç??a ç?kar.
Çekirdek kayna?mas? yoluyla enerji üretimine göre çe?itli üstünlükleri vard?r. Çekirdek kayna?mas? ürünleri gibi radyoaktif olmad?klar?ndan, çevreye zararl? et
kide bulunmazlar. Ayr?ca, çekirdek kayna?mas?nda kullan?lacak temel yak?t olan döteryum, çekirdek birle?mesinde kullan?lan yak?tlara göre daha boldur. Uzman-lar çekirdek kayna?mas?ndan enerji üretimine ili?kin teknik güçlüklerin a??lmas? için daha y?llar gerekece?i kan?s?ndad?rlar.
Çekirdek kayna?malar? genel olarak iki türe ayr?l?r. Birinci türden çekirdek kay-na?mas?nda, hafif çekirdeklerdeki proton ve nötronlar, yeni bir grupla?mayla da-ha a??r çekirde?i olu?tururlar.
Örne?in, 2 tane döteron (döteryumun, yani hidrojen-2’ nin bir protonla bir nöt-rondan olu?an çekirde?i) kayna?arak bir helyum-3 çekirde?i olu?turur ve bir nöt-ron aç??a ç?kar. Ya da yine 2 tane döteron kayna?arak bir triton (trityumun, yani hidrojen-3’ ün bir protonla 2 nötrondan olu?an çekirde?i) olu?turur ve 1 proton aç??a ç?kar. Bu tepkimelerin birincisinde 3,3 milyon elektron volt (MeV), ikinci-sinde ise 4 MeV’ luk bir nerji aç??a ç?kar. Bu 1 gr döteryumdaki çekirdeklerin tü
münün kayna?arak helyum-3 olu?turmas? durumunda ortaya ç?kacak enerjinin 22.000 kW-sa dolay?nda olaca?? anlam?na gelir. ?kinci türden çekirdek kayna?-mas?nda protonlar ile nötronlar?n birbirlerine dönü?mesi söz konusudur. Bu tür-den tepkimeye örnek olarak 2 hidrojen çekirde?inin (bir ba?ka deyi?le 2 proto-nun) kayna?arak bir döteryum çekirde?i olu?turmas? ve bir pozitron (pozitif elek
tron) ile bir nötrinonun aç??a ç?kmas?d?r. Burada, tepkimeye giren protonlardan
bir tanesi nötrona dönü?ürken, bir pozitron ile nötrino olu?maktad?r. Kayna?ma tepkimesi ancak iki çekirde?in, birbirlerine, aralar?ndaki uzakl?k 10 cm olacak
kadar yakla?mas?yla gerçekle?ebilir. Çok k?sa erimli olan çekirdek kuvvetlerinin
her ikisi de pozitif yüklü olan çekirdekler aras?ndaki elektrostatik itme kuvvetini yenebilmesi ancak böylece olanakl? olur. Bu itme kuvvetinin çekirdeklerin birbir
lerine yakla?malar?n? engellemedeki etkinli?i nedeniyle, denetimli çekirdek kay-na?mas?, ancak elektriksel yükü en küçük olan döteryum ve trityum çekirdekleri
için söz konusudur. Denetimli ?s? veren kayna?ma tepkimeleri döteryumdan ya
da döteryum-trityum kar???m?ndan olu?an bir plazmay? (pozitif yüklü çekirdekler
ile elektronlardan olu?an gaz) milyonlarca Kelvin dereceli bir s?cakl??a yükselt-mekle gerçekle?tirilebilir.Böylesine yüksek bir s?cakl?kta plazma, kendisini olu?-turan parçac?klar?n ?s?l enerjisiyle tepkimeye girer. Bu enerji, tepkimenin kendi
kendine sürmesini sa?lamaya yeterlidir ve bu tepkimeden elektrik enerjisi elde edilir. Böyle bir zincirleme tepkimenin olu?abilmesi için, tepkimeye giren siste-min kapal? bir hacimde s?n?rlanmas? gereklidir ; ama böylesine yüksek s?cakl?k-lara dayan?kl? bir yap? malzemesi bugüne de?in geli?tirilememi?tir. 1989’ da, e-lektrokimyasal bir pil içinde dü?ük s?cakl?k ve bas?nç ko?ullar?nda çekirdek kay-na?mas? tepkimesinin gerçekle?tirildi?i öne sürülmü?, ama so?uk füzyon olarak
adland?r?lan bu olgu, henüz kan?tlanamayan bir iddia olarak kalm??t?r.
ÇEK?RDEK REKS?YONLARIYLA K?MYASAL REAKS?YONLAR ARASINDAK? TEMEL FARKLAR
1. Çekirdek reaksiyonlar?nda çok büyük miktarda enerji ç?kar.
1. Kimyasal reaksiyonlarda ortamdan ?s? al?r veya verir.
2. Maddenin kimyasal haline ba?l?d?r.
2. Maddenin fiziksel haline ba?l?d?r.
3. Füzyon tepkimelerini ba?latmak için yüksek enerji gerekirken, fisyon tepkimeleri için böyle bir ihtiyaç yoktur.
3. Ekzotermik tepkimeleri genellikle kendili?inden gerçekle?en tepkimelerdir. Endotermik tepkimeler d??ardan ?s? alarak gerçekle?en tepkimelerdir.
4. Fisyon ve füzyon gerçekle?ti?i ortama enerji verir.
4. Ekzotermik gerçekle?ti?i kab?n s?cakl???n? artt?r?rken, endotermik s?cakl?-
??n? azalt?r.
5. Füzyon tepkimesinin aktifle?me enerjisi > Fisyon tepkimesinin aktifle?-
me enerjisi
5. Endotermik tepkimenin ileri aktifle?me enerjisi > Ekzotermik tepkimenin
geri aktifle?me enerjisi |