NÜKLEER ENERJİNİN TARİHÇESİ
1934' de İtalyan bilim adamı Enrico FERMİ Roma'da yaptığı deneyler sonucu nötronların çoğu atom türünü bölebileceğini buldu.Uranyum nötronlarla bombalandığında beklediği elementler yerine uranyumdan daha fazla hafif atomlar buldu.
1938' de Almanya'da Otto HAHN ve Frittz STRASSMAN radyum ve berilyum içern bir kaynaktan uranyumu nötronlarla bombaladıklarında Baryum-56 gibi daha hafif elementler bulunca şaşırdılar.Bu çalışmalarını göstermek için Nazi Almanya'sından kaçmış Avustralya'lı bilim adamı Lisa MEITNER' e götürdüler. MEITNER o sıralarda Otto R.FRISCH' le çalışıyordu.Yaptıkları deneyler sonucunda oluşan baryum ve diğer yeni oluşan maddeleri uranyumun bölünmesi sonucu oluşan maddeler olduğunu düşündüler ,ama reaksiyona giren maddenin atomik kütlesiyle ürünlerin atomik kütlesiyle ürünlerin atomik kütleleri birbirini tutmuyordu.Sonra EINSTEN' in E=m.c.c formülünü kullanarak ortaya enerji çıkışını buldular,böylece hem fisyon hem de kütlenin enerjiye dönüşümü teorisini ispatladılar.
1939' da BOHR Amerika'ya geldi. HAHN-STRASSMAN-MEITNER' in araştırmalarıyla ilgilendi.Washington'da FERMI ile buluştu ve kontrollü bir ortamda kendini uzun bir süre canlı tutabilecek zincirleme reaksiyon olasılığını tartıştılar.Bu reaksiyon sonucu atom büyük bir enerji ortaya çıkararak bölünüyordu.
Tüm Dünya'da bilim adamları kendini uzun süre canlı tutabilecek zincirleme bir reaksiyonun olabileceğini açıkladılar.Yeterli miktarda uranyumun uygun koşullarda biraraya getirilmesi gerekiyordu.Gerekli olan bu uranyum miktarına kritik kütle adı verildi.
FERMİ ve Leo SZILARD 1941' DE zincirleme uranyum reksiyonuna uygun bir reaktör tasarladılar.Bu bir uranyum ve grafit istifinden oluşuyordu. Uranyum grafit istifi içinde küp şeklinde fisyona uygun bir kafeste saklanıyordu. 1942' de FERMI ve ekibi Chicago Üniversitesi' nde biraraya geldiler ve Dünya'nın ilk rektörünü Chicago-1' i açtılar.Burada grafite ek olarak bir de kadmiyum ve çubuklar kullanıldı. Kadmiyum metalik bir element idi ve nötron emme özelliği vardı.Çubuklar içeri girdiğinde daha az nötron bulunuyordu ve bu reaksiyonun hızını azaltıyordu. 20 Aralık 1942' de Chicago'da tanıtım için biraraya geldiler. 3:25'te reaksiyon kendini besleyebilir duruma geldi ve Dünya nükleer çağa girmiş oldu.
A.B.D'de Manhattan Proje' si altında nükleer çalışmalar askeri amaçlarla yürütüldü.Savaştan sonra ise sivil amaçlar için nükleer araştırma yapılması için 1946' da A.E.C ( Atomik Enerji Komisyonu ) kuruldu. 1951' de Arco' da ilk elektrik üreten reaktör açıldı. 1957' de ise finansal elektrik üreten ilk santral Shippingport , Pennsyle-vania' da tam üretime geçti.Askeri alanda da Amerikalılar 1945' te attıkları iki atom bombası dışında 1954' de nükleer bir denizaltı olan Nautilus' u devreye soktular. 1951 ve 1952' de gerçekleştirilen iki ön denemeden sonra 1954' de ilk termonükleer bomba' yı Bikini' de başarıyla denediler.
Diğer yandan Ruslar'da 1954' de Obninsk' de küçük bir nükleer santral çalıştırmaya başladı. 1962' de İstanbul'da Küçükçekmece gölü kıyısında kurulan 1 MW'LİK TR-1 araştırma reaktörüyle araştırmalara Türkiye'de de başlandı. 1980' lerde bu reaktörün gücü 5 MW' a çıkarıldı . (TR-2) U-235'ce %93 zenginlikte yakıt kullanan havuz tipi bu reaktörde,çekirdek fiziği araştırmaları, radyoizotop üretimi gibi alıştırmalar yapılmaktadır.Şu günlerde ise Akkuyu' da yeni bir nükleer enerji santralin çalışmaları sürdürülmektedir.
2000'lere girdiğimiz şu günlerde Dünya'da nükleer enerji
üretimi şöyledir:
Amerika Birleşik Devletleri: % 30 - Fransa: % 15 - Eski Sovyet Cumhuriyetleri: % 10 - Japonya % 8 - Almanya % 7 - Kanada % 4 - İsveç % 3.5 - U.K. % 3.3 - İspanya % 2.7' dir
Radyasyonun Canlılara Etkısı
Radyasyon bir çok insanin düsündügü gibi 1900’lü yillarda kesfedilmesi ile ortaya çikan bir tehlike degildir. Tam aksine ilk çaglardan beri vardir. Ancak, teknolojinin ve sanayilesmenin gelismesi, uranyum elementinin eldesi ve kullanilmasi ile radyasyonun etkileri giderek artmistir.
Radyasyon üreten bir çok kaynak vardir. Bunlardan televizyon gibi elektronik cihazlar, X–isini üreten tibbi ve endüstriyel röntgen cihazlari en sik karsilasilanlardir. En önemli bir baska radyasyon kaynagi da nükleer reaksiyonlardir. Nükleer denemelerde (atom ve hidrojen bombalari) reaksiyon sonucu olusan ürünler radyoaktif olduklarindan reaksiyonlar dursa da radyasyon uzun zaman devam eder.
Diger bir radyasyon kaynagi ise uzaydir. Günes ve yildizlarin enerjisi nükleer reaksiyonlardan (füzyon) kaynaklanir. Dünyamiza uzaydan isi ve isik ile birlikte nükleer radyasyon da gelir. Dünyaya gelen bu tür isinlara kozmik radyasyon denir. Atmosferdeki ozon tabakasi tarafindan bu radyasyonun çogu sogurulsa da az bir kismi yeryüzüne ulasir. Kisacasi radyasyondan kaçinmak mümkün degildir. Radyasyon denince ilk akla gelen X ve gama isinlaridir. Her iki isininda enerjisi çok yüksektir. Bu yüzden bu isinlarin maddelere nüfuz etme özellikleri çok fazladir.
Alfa ve beta isinlari atomun çekirdeginden kaynaklanan radyoaktif isinlardir. Her iki isin da belirli bir kütleye sahiptir. Alfa ve beta isinlari kütleleri ve elektriksel yüklerinden dolayi, X ve gama isinlarina göre, maddelere daha az nüfuz ederler. Ancak, bu isinlarin iyonlastirici etkileri daha fazladir. Nötron ve proton ise kütleleri alfa isinlarinin dörte biri kadar olan nükleer taneciklerdir. Çesitli nükleer reaksiyonlar sirasinda çekirdekten kopan nötron ve protonlar insan sagligi için en tehlikeli radyasyonlardir. Özellikle nötron, elektrik yükü olmadigindan çok büyük nüfuz etme özelligine sahiptir. Buraya kadar kaynagini ve özellligini anlattigimiz radyoaktif isinlarin insan vücuduna etkisi bu isinlarin hareketleriyle ilgilidir.
Uzayda saniyede yaklasik 300.000 km gibi çok yüksek hizlarla hareket eden bu isinlar kolaylikla insan vücuduna nüfuz edebilir ve vücudu olusturan biyolojik hücrelere hasar verebilirler. Ayrica, bu isinlarin hücrelerin kimyasal yapilarini degistirmeleri de mümkündür. Özellikle elektrik yüklü isinlar saniyenin binde biri gibi çok kisa süre içinde hücre moleküllerini parçalayip iyonlarina ayristirabilirler. Bununla birlikte, etrafta bulunan diger hücreleri de fizyolojik görevlerini yapamaz duruma getirebilirler. Bütün bunlarin sonucunda radyasyona maruz kalan bir hücre ya ölür veya islevini yitirir. Aslinda az sayida hücrenin ölmesi önemli degildir. Çünkü, normal yasamda yipranan hücrelerin ölümü ve yerlerine yenilerin dogmasi dogaldir. Ancak, yüksek radyasyon sonucu çok sayida hücrenin aniden ölmesi veya normal çalismasinin bozulmasi canlinin sagligini önemli ölçüde etkileyecek bir olaydir.
Hayati önemi fazla olan dokularda (kemik iligi, dalak, kan ve üreme hücreleri) radyasyonun etkisi daha erken görülür. Çünkü, bu hücreler daha çabuk çogaldigindan bir hücredeki hasar, sakat dogan yeni hücrelerle çig gibi büyür. Bu ise uzun bir zaman dilimi içerisinde her an bir tümör olarak sonuçlanabilir. Radyasyonun kanserojen etkisi bu sekilde ortaya çikmaktadir.
En büyük tehlike ise hücre çekirdegi içindeki DNA’larin bozulmasidir. DNA’lardan olusan kromozomlarin yapilarinin degismesi, tasidigi sirlarin kaybolmasi ve yeni genetik yapili hücreler haline dönüsmesi sonucunda ebeveyne benzemeyen yeni bir genotip ortaya çikar. Bu farklilasmaya mutasyon adi verilir. Eger bu durum, bireyin üreme hücrelerinde gerçeklesirse radyasyondan kaynaklanan bu degisiklik gelecek nesillere de aktarilir.
Yüksek dozda radyasyona maruz kalmis bireylerde görülebilecek baslica hastaliklar sunlardir: Kanda ve kan yapan organlarda tahribat (anemi, lösemi), ciltte ates yanigini andiran yaralar, gözde katarakt, kisirlik, kanser ve kalitimsal bozukluklar.
Bir insan vücudunun kisa bir süre belirli bir radyasyon dozuna maruz kalmasi sonucu görülebilecek rahatsizliklar ise kisiden kisiye degisebilir. Ancak, bu rahatsizliklarin genel özellikleri su sekilde özetlenebilir:
50 rem gözlenebilir bir biyolojik etki meydana getiren en küçük radyasyon dozudur. Bu doz kandaki akyuvar sayisinda geçici bir degisiklik meydana getirir.
100 – 200 rem arasinda radyasyona maruz kalan bir insanda 3 saat içerisinde kusma ile birlikte yorgunluk ve istahsizlik görülür. Bu tür hastalarda bir kaç hafta içinde iyilesme gözlenir.
300 rem radyasyon dozuna maruz kalan kisilerde 2 saat içinde kusma ve halsizlik baslar. Yaklasik 2 hafta sonra ise saçlar dökülmeye baslar. Bir ay ile bir yil arasinda bu kisilerin %90’i iyilesir. Vücut tarafindan alinan radyasyon dozunun artmasiyla gözlenen etkiler daha belirgin ve ciddi olmaya baslar.
400 rem radyasyon dozuna maruz kalan kisilerde bir kaç saat içerisinde baslayan bulanti ve kusma dönemini istahsizlik, halsizlik, ates ve saç dökülmesi izler. Yaklasik iki hafta sonra agizda iltihaplanma görülür, ishal ile birlikte hizli kilo kaybi baslar. Bu dozda radyasyona maruz kalan fertlerin %50’si 2 ile 4 hafta içinde ölür.
Doz 600 rem’e çiktiginda ise ölüm orani %90’a çikar. Kalanlarin iyilesmesi ise çok uzun süren tedaviler gerektirir.
Radyoaktif isinlarin zararlari yaninda bir çok yararlari ve kullanim alanlari da mevcuttur.
Radyoaktif izotoplar ile radyoaktif olmayan izotoplarin kimyasal özellikleri aynidir. Bundan dolayi radyoaktif izotoplar izleyici olarak kimya arastirmalarinda yaygin bir sekilde kullanilirlar. Örnegin bitki besin maddesine az miktarda katilan radyoaktif özellige sahip fosfor – 32 izotopu ile, fosforun bitki tarafindan kullanilmasi izlenebilir. Izleyiciler özellikle tarimda kimyasal gübrelerin en uygun bilesiminin kullanim biçiminin bulunmasinda büyük önem tasir.
Ayrica, bir kimyasal tepkimenin mekanizmasi ya da bir bilesigin yapisi çogu zaman deneylerde radyoaktif izleyiciler kullanilarak aydinlatilir. Örnegin karbon – 14 izotopu ile fotosentez olayi incelenmis ve CO2’nin sekerlere ve nisastalara dönüsümü hakkinda genis bilgi edinilmistir.
Radyoaktifligin isinim etkilerinden yararlanilan uygulamalarin basinda isin (Curie) tedavisi gelir. Bu yöntem kanser ve benzeri habis tümörlerin yok edilmesinde kullanilir. Bu tedavi için en çok kullanilan radyoaktif izotop bir gama yayimlayicisi olan kobalt – 60 izotopudur.
Radyoaktif izotoplar hastaliklarin teshisinde de kullanilir. Örnegin günümüzde yaygin olarak kullanilan pozitron isin tomografisi (PET scan) özellikle beyindeki bazi hastaliklarin teshisinde kullanilir. Bu yöntemde hastaya çok az miktarda karbon – 11 izotopu içeren glikoz (C6H12O6) verilir. Daha sonra glikoz ile beyne giden karbon –11 izotopunun yapmis oldugu pozitron isinlarini belirlemek için beyin tomografisi çekilir. Bu yolla beyindeki anormallikler teshis edilebilir.
Radyoaktif iyot – 131 izotopu tiroid bezi ile ilgili hastaliklarda kullanilir. Hastaya iyot –131 izotopu içeren NaI çözeltisi verilir. Kan dolasimindaki bu izotopun vücuttaki hareketi radyasyon algilayicilariyla izlenir. Bunun sayesinde tiroid bozukluklari tiroid kanserleri, böbrek ve karaciger hastaliklari teshis edilebilir.
Radyografi radyoaktif isinlar yardimiyla film veya duyarli plaka üzerinde görüntü elde etme yöntemidir. Bu yöntem tipta röntgen çekimi olarak bilinir. Röntgen çekiminde elektronik cihazlarin ürettigi X–isinlari kullanilir.
Endüstriyel radyografi de ise iridyum – 192 ve kobalt – 60 gibi radyoizotoplarin ürettigi gama isinlari kullanilir. Bu isinlar ile metal ve plastik levhalarin kalinliklarinin ölçülmesi, iç yapilarinin incelenmesi mümkündür.
Radyoizotoplarin diger bir kullanim alani ise petrol sanayisidir. Örnegin bir petrol boru hattinda akisa katilan az miktarda radyoizotop ile borunun disindan akisi izlemek mümkündür. Ana boru hattindan benzin, gaz ve motorin gibi petrol ürünleri arka arkaya gönderilebilir. Aktarilan ürünlerin son kisimlarina konulan radyoizotoplar sayesinde boru hattinin diger ucunda bir ürünün bitip diger ürünün basladigi anlasilabilir.
Radyoaktif Mermi Nedir? Neden Kullanılır? Son günlerde Yugoslavya’da sansasyon yaratan ve uzun bir süre dünyayı meşgul eden radyoaktif madde katkılı mermilerle ilgili olarak bilinçli bilinçsiz çok şey yazıldı söylendi. Bu mermiler neden yapılmakta ve kullanılmaktadır? Bazılarının dediği gibi bunların yapılmasındaki amaç insanları zehirlemek, düşmanları kanser hastası yaparak yok etmek midir? Yoksa teknik nedenler mi vardır? 
Her şeyden önce, bu tür mermiler sadece top mermileri olarak imal ediliyorlar. Fakat bunlar sıradan top mermisi olmayıp, sadece tanklara ve zırhlı araçlara karşı kullanılmaktadırlar. Bunların yapılmasındaki amaç, sıcak çatışma sırasında düşman zırhlı araçlarını ve ana muharebe tanklarını ekonomik ve hızlı biçimde yok etmektir. Bunun için bu araçların zırh korumasının saf dışı edilmesi gerekir ki, bunun dünyada iki yolu vardır.
İlki boşluklu imla hakkı yöntemi adı verilen, klasik harp başlığıdır. Bu yöntem 2. Dünya Savaşı’ndan bu yana kullanılmaktadır. Bu başlıklarda, özel bir geometrik yapıya sahip, konik şekil verilmiş yüksek patlayıcı (TNT, RDX gibi) kullanılır ve harp başlığı ağırlığı 100 ile 4000 gram arasında değişir. Sevk sistemi olarak en yaygın kullanılan sistem roket sistemi olup, yerine göre tank topları da kullanılmaktadır.
Fakat bu tür başlıklar çok etkili olmalarına rağmen pahalı, karmaşık ve çoğu kez seri atışa uygun olmamaktadır. Üstelik bazı durumlarda, özellikle ana muharebe tanklarına yerleştirilen ilave zırh takviyesi ile (reaktif zırh, veya boşluklu zırh, vb) etkileri azaltılabilmektedir. Bu tür tank korumaları ne yazık ki bizim ordumuzda yoktur ve tanklarımız ilave korumaya sahip değildir.
Zırhı etkisiz hale getirmenin diğer bir yolu ise kimyasal enerji yerine kinetik enerjiyi kullanmaktır. Yani üzerinde patlayıcı taşımayan ve tabanca kurşunu gibi yüksek hızla hedefi delen mermi prensibidir. Fakat bunun için gerekli şey, tank zırhı gibi son derece sert bir malzemeyi delebilecek, ondan daha sert bir malzemedir.
İşte bunun için kinetik enerjili mermiler son derece sivri uçlu, çiviye benzer şekilde yapılır ve sertleştirmek için zayıflatılmış (*) uranyum katılır. Amaç, en sert tank çeliğinden bile daha sert bir delici malzemeye sahip olmaktır.
Esasen bu tür mermiler 20 mm gibi çok küçük çaplara bile sahip olabildikleri için, A-10 gibi tank avcısı uçaklarda, Cobra helikopterlerinde vb. de kullanılabilir. Özellikle bu gibi hava araçlarında kullanılan Gatling tipi seri atışlı toplar, hedef aracı dakikada birkaç yüz mermi ile tarayabilmektedir. Gerçekte bu çaptaki mermilerin ana muharebe tanklarının zırhını delmesi hemen hemen imkansızdır ama kinetik enerjileri sayesinde özellikle zırhın iç kısmından parça koparırlar ve bunlar şarapnel şeklinde içerideki tank personelini imha eder veya cephaneyi patlatır.
Yapılan deneyler ve testler, 20 mm. lik Gatling topuyla ateş altında tutulan bir ağır tankın çok kısa sürede kullanılmaz hale gelebildiğini göstermiştir. Bazı deneylerde oluşan yüksek ısı nedeniyle tank deposu veya cephanesi ateş almıştır.
Fakat her şeyin bir bedeli vardır. Bu ekonomik ve pratik mühimmat radyoaktif bir madde olan uranyum içerdiği için kanser tehlikesi yaratır. Fakat burada dikkat edilmesi gereken şey, alınan doz miktarıdır. Günlük hayatta kullanılan bir çok şey (şu an kullandığınız monitör dahil) radyasyon yayar. Önemli olan, kabul edilebilir dozun altında kalmaktır.
Bu mermilerin radyasyon oranı ve tehlike sınırları, radyologların ve fizik uzmanlarının konusudur. Fakat her teknik araçta geçerli olan prensip burada da geçerlidir... Bilinçli ve amaca uygun olarak kullanılmayan her şey amacının dışında etkilere de neden olur ve öldürür. Otomobilinizi kurallara uygun kullanmazsanız ölürsünüz, başkalarını da öldürürsünüz. Önemli olan teknik malzeme her ne ise bilinçli kullanmaktır.
Kısaca, bu mühimmat elle dokunanı birkaç gün içinde kanserden öldürmez ama kullanılan radyoaktif malzeme oranına göre, gereğinden uzun süre etkileşen personel için tehlike yaratacağı kesindir.
Bu süre birkaç hafta veya ay olabilir ve alınan doza, vücut direncine, çevre koşullarına da bağlıdır.
Radyoaktif mühimmat standart bir NATO mühimmatı olup tüm NATO ülkelerinde ve bizde de vardır ve kullanılmaktadır.
Son olarak, uranyumlu çeliğin sadece zırh delici mühimmatta kullanılmadığını, JS-2, T-72 hatta T-80 gibi bazı Sovyet tanklarında ilave zırh koruması olarak kullanıldığını da hatırlatalım. Özellikle 2. Dünya Savaşı nın son dönemlerinde Ruslar, üstün Alman Tiger tanklarının muazzam zırh delici mühimmatına karşı, JS-2 tanklarını büyük miktarda zayıflatılmış uranyum katkılı çelikle kaplama yoluna gittiler. Bunlardaki radyasyon çok fazlaydı ve kullanan tank mürettebatı birkaç ay içinde beyin kanserinden veya kan kanserinden ölüyordu ama amaç vatan savunması olduğu için bu insanlar bilerek bu araçları kullandılar. Bu mürettebata Stalin İntihar Personeli deniyordu ve çoğu ölmeden önce hastanede Stalin tarafından onurlandırılıyordu.
Ruslar uzun süre bu tanklardan yaptılar ve soğuk savaş yıllarında Sovyet İntihar Tankçıları varlıklarını korudu.
(1 (1) Uranyum amaca göre zayıflatılır veya zenginleştirilir. Bu deyim çoğu kez yanlış anlaşıldığı üzere radyoaktivite miktarının azaltılması demek değildir. Zayıflatma yada zenginleştirme deyimi, uranyumun patlayıcı özelliğinin azaltılması yada çoğaltılması anlamında kullanılır. Zayıflatılmış uranyum demek hiç bir koşul altında nükleer bir zincir reaksiyonuna ve nihayet patlamaya geçmeyecek uranyum demektir. Bu bilinen 238 izotopudur. Atom bombasında kullanılan Uranyum 235 izotopu olup, zincir reaksiyonuna uygun olarak zenginleştirilir ve patlamaya elverişli olanına “kritik kütle” adı verilir.