Proton sayısı 83'ü geçtiğinde çekirdek kararsız hale gelir ve radyasyon açığa çıkar. Kararsız çekirdek bir şekilde denge bulmak zorundadır; radyoaktivite!
Radyasyon
Radyasyon
Enerjinin dalgalar veya temel parçacıklar biçiminde mekansal yayılmasına radyasyon denir. Işık dalgaları (foton), radyo ve televizyon dalgaları, ısı ve röntgen ışınları, radyoaktif elementin yaydığı parçacıklar buna dahildir.
Alfa Işıması
Örneğin 88 protonlu Radyum (Ra) elementi 2 proton 2 nötron'luk helyum-4 izotopu çekirdekleri saçar, yani alfa ışıması yapar ve Radon elementi meydana gelir. Alfa ışıması bir kağıt tarafından bile durdurulabilir.
Diğer bir ışıma da nötronların protonlara ya da protonların nötronlara dönüşmesidir. Bu sırada elektron (ya da sonra değineceğimiz pozitron) yayılımı olur. Bu tür bozunmayı sağlayan kuvvete zayıf kuvvet denir. bir nötron, bir elektron ve bir protona bozunduğunda, elektron ve protonun momentumları toplamı başlangıçtaki nötronunkine eşit değildir. Bu yüzden, kayıp momentuma karşı gelecek başka bir parçacık olması gerekir. Bu parçacıklara nötrino denir. Beta ışımasını durdurmak için alüminyum levha gerekecektir.
Nötrino: Son derece küçük, neredeyse sıfır kütleli, yüksüz parçacıklardır. Evrende sürekli meydana gelen proton-nötron bozunmasının sonucunda ortaya çıkarlar ve başka hiç bir parçacıkla etkileşime girmezler. Işık hızına yakın hızlarda hareket ederler ve evreni sürekli katederler. Evren nötrinolarla doludur. Örneğin güneşten her cm2'ye 1 saniye 61 milyar nötrino gelmektedir.
Gama Işıması
Çoğu kez çekirdek hemen kararlı hale gelmez. Çekirdekte hala enerji çok yüksek olabilir. Protonlar ve nötronlar çekirdekte yer değiştirerek dışarı enerji paketleri salarlar. Bu işlem sırasında son derece zararlı ve yüksek enerjili olan gama ışınları açığa çıkar. Ancak kurşun plakalarla durdurulabilir. Kurşun (Pb) oldukça yüksek proton ve nötron sayısına sahip olmasına rağmen, atom çapı küçük olduğundan çok kararlı bir elementtir (Radyoaktif bozunmanın son durağı diyebiliriz). Alfa , Beta ve Gama Işınlarının isim babası Rutherford'dur.
Uranyum
 |
| Uranyumlu bir cam eşya |
Fisyon
Örneğin uranyum-235 izotopu parçalanır ve serbest kalan nötronlar zincirleme tepkimeye yol açar, şöyle ki:
- Uranyum 235 atomlarına nötronlar çarptırılır
- Atom ağırlaştığı için daha hafif atomlara parçalanırlar
- Enerji ve yeni nötronlar açığa çıkar
- Bu nötronlar diğer uranyum atomlarına çarparak zincirleme tepkimeyi devam ettirirler.
 |
| Uranyum Fisyonu (solda) ve Hidrojen-Helyum Füzyonu |
Çekirdek birleşmesi - Füzyon
Çekirdek bölünmelerinde olduğu gibi hafif çekirdeklerin birleşip ağır çekirdekler oluşturması durumunda da enerji açığa çıkar. Demir atomuna kadar (26 protona kadar) birleşme enerji bakımından daha avantajlıdır. Aslında her türlü enerji açığa çıkması durumunda bir kütle kaybı meydana geliyor. Gerçekten çok tuhaf! Güneşte de aynı durum meydana gelmektedir. Son derece verimli bir enerji üretme türü...
Güneş
Güneş'te enerji füzyon sayesinde üretilir. Hidrojen atomları birleşerek helyum atomlarını oluşturur. Bu birleşme esnasında açığa çıkan enerji Güneş'i sıcak tutar. Ancak bu olay çok aşamalı olarak kontrollü devam eder. İlk aşamada iki proton bir araya geldiğinde, bir tanesinin nötrona dönüşmesi gerekir. Bu olayın gerçekleşme ihtimali çok düşüktür (ortalama olarak 10^10 yılda bir gibi bir süre). Bu da Güneş'in hemen kendini tüketmesini engeller. Güneş'in 4-5 milyar yıl daha böyle yanmayı sürdürebileceği düşünülüyor. Yine de Güneş füzyon tepkimesi sonucu her saniye 4.5 milyon ton kütle kaybeder.
Nükleer Santraller
Nükleer Santraller
Nükleer reaktörler yüksek miktarda radyasyon üretmektedirler dolayısıyla radyasyonun reaktörden dışarı çıkmasını engelleyecek şekilde inşa edilirler. 26 Nisan 1986'da Ukrayna'nın Çernobil şehrinde yapılacak bir deney için bir seri hatalar zinciri sonucunda patlama meydana gelmiş ve atmosfere fisyon ürünleri saçılmıştır. İnsanların nükleer reaktörlere güveninin olmamasının en önemli dayanağı bu olaydır. Ayrıca nükleer atıklar yüzlerce hatta binlerce yıl boyunca radyoaktif kalabilmektedir. Bunların depolanma şartları başlı başına bilimsel ve etik bir tartışma konusudur.
Nükleer Bomba: nam-ı diğer Atom Bombası
Çekirdek parçalanmasıyla, yok edici gücü aniden serbest kalan atom enerjisine dayanan bomba; sonuç olarak çok yüksek sıcaklık, şiddetli basınç dalgaları ve yoğun radyoaktivite açığa çıkar. Robert Oppenheimer (1904-1967) liderliğinde nükleer silah üretmek üzere Manhattan Projesi başlatılır. 1945'deki Trinity Nükleer Denemesi ile proje başarıyla tamamlanmış oldu.
Bu proje için Kanada'nın Deline köyünde Eldorado Maden Ocağı'ndan uraninit elde etmek için hiç bir bilgilendirme yapılmadan çalıştırılan Kızılderili erkeklerin neredeyse tamamı hastalanıp ölmüştür. Bu sebepten bu köy daha sonra Dullar Köyü olarak anılmaya başlamıştır.
Hiroşima ve Nagasaki
Hidrojen Bombası
Fisyon tepkimeleri sayesinde atom bombası yapılırken, füzyon tepkimeleri sayesinde çok daha yıkıcı hidrojen bombaları yapılabilmektedir. Bu bombayı ateşlemek için gerekli enerji ancak küçük bir atom bombasından sağlanabilir. Aslında hidrojen bombası sonucu ortaya çıkan ürünlerin neredeyse hiç biri radyoaktif değildir. Yani ateşlemek için gerekli atom bombası dikkate alınmazsa radyoaktif etkileri yoktur. ABD 1952'de ilk denemeyi Büyük Okyanus'teki Marshall Adaları'nda Hiroşima ve Nagazaki'ye atılanların yaklaşık 1000 katı gücünde bir bomba patlatarak yapmıştır. Sovyetler Birliği bu bombanın da yaklaşık 3 kat daha güçlüsünü 1961'de denemiştir. Oluşturduğu alev topu neredeyse 1000 km öteden görülebilmiştir.
Sayılarla Nükleer Silahlanma
Marie Curie
Bu çalışmalar devam ederken Curie'lerde çeşitli sağlık sorunları baş göstermeye başlar. Her geçen gün kendilerini daha güçsüz hissetmeye başlarlar. Elleri çatlamakta, derileri şeffaflaşmakta, parmak uçları iltihap toplamaktadır. Pierre Curie'nin kol derisi pul pul dökülmeye başlar. Profesör Becquerel'e (Radyoaktivitenin kaşiflerinden, Curie'lerle birlikte Nobel Fizik Ödülü kazanmış bilim insanı) cam tüp içerisinde bir radyum örneği hediye ederler. Cebine koymuş olduğundan, vücudunda ciddi yanıklar oluşmuştur.Radyumun doğru kullanılması durumunda bazı deri hastalıklarına ve kanser türlerine iyi geldiği kanıtlanmıştır. O zamanlar bu haber gazetelere manşet olunca tehlikeli yanları geri plana itilmiştir.
Kapital
Amerikalı işadamları, Curie'lerle iletişime geçerek daha sonra satın almak için buluşun patentinin alınması konusunda baskı yaparlar ancak Curie'ler ortak bir karar alarak Radyum'un herkesin hizmetinde olması gerektiğini savunurlar.
Marie Curie yola tek başına devam ediyor
Pierre Curie yolda ilerlerken bir at arabasının altında ezilerek hayatını kaybeder. Radyasyondan çok yaralanmış Bay Curie, çok talihsiz bir kaza ile sadece 46 yaşında ölmüştür. Marie Curie çalışmalarına tek başına devam eder. Çeşitli ödüllere layık görülür, bazılarından ise arka planda dönen oyunlar sonucu adaylıktan çıkarılır.
Belçikalı bir sanayici olan Ernest Solvay, uluslararası bir fizikçiler kongresi düzenler. Schroedinger, Heisenberg, Bohr, Planck, Einstein gibi çok ünlü fizikçilerin yanında Marie Curie de bu kongreye katılmıştır. Bu olayların ardından, Marie Curie 1911'de ikinci kez Nobel'i (bu sefer kimya dalında) kazanır. Aşağıdaki fotoğrafta Solvay Kongresin'de çekilmiş bir fotoyu ve tek kadın Marie Curie'yi görmekteyiz.
Rutherford ve Einstein
Ernest Rutherford bir azot atomunun çekirdeğine alfa ışınları çarptırarak oksijen atomları meydana getirmeyi başardı. Böylece simyacıların hayali -bir maddeyi başka maddeye çevirmek- mümkün hale gelmiştir. Einstein ise çok daha büyük ses getirecek çalışmalara imza atmıştır. Einstein'e göre madde denilen şey, yoğunlaşmış enerjiden ibarettir: E=m.c^2.
Marie Curie'nin vefatı
Marie Curie, aşırı radyasyona maruz kalmaktan dolayı anemiden yani kandaki hemoglobin eksikliğinden hayatını kaybetti. Bir yıl sonra kızı da Nobel Kimya Ödülü'nü kazanmıştır. Mezarı, önemli Fransız entellektüellerin gömüldüğü Panthéon de Paris'e kocasının mezarı ile beraber 1955'te taşınmıştır. Buna layık görülmüş ilk kadındır (aslında daha önce kocasının onuruna oraya gömülmüş bir kadın vardır). Pantheon'da yatan bazı kişiler: Voltaire, Jean-Jacques Rousseau, Victor Hugo, Emile Zola, Antoine de Saint-Exupéry, Alexandre Dumas.
Hiroşima ve Nagasaki
6 Ağustos 1945'te Enola Gay adlı uçaktan Little Boy isimli Uranyum-235 tipi nükleer bomba Hiroşima üzerine bırakıldı. Aynı yıl sonuna kadar Hiroşima'da bomba yüzünden ölenlerin sayısının 145.000 olduğu tahmin ediliyor.
Üç gün sonra Nagazaki'ye Fat Man isimli Plütonyum-239 tipi nükleer bomba atıldı ve anında yaklaşık 75.000 kişi hayatını kaybetti.
Fisyon tepkimeleri sayesinde atom bombası yapılırken, füzyon tepkimeleri sayesinde çok daha yıkıcı hidrojen bombaları yapılabilmektedir. Bu bombayı ateşlemek için gerekli enerji ancak küçük bir atom bombasından sağlanabilir. Aslında hidrojen bombası sonucu ortaya çıkan ürünlerin neredeyse hiç biri radyoaktif değildir. Yani ateşlemek için gerekli atom bombası dikkate alınmazsa radyoaktif etkileri yoktur. ABD 1952'de ilk denemeyi Büyük Okyanus'teki Marshall Adaları'nda Hiroşima ve Nagazaki'ye atılanların yaklaşık 1000 katı gücünde bir bomba patlatarak yapmıştır. Sovyetler Birliği bu bombanın da yaklaşık 3 kat daha güçlüsünü 1961'de denemiştir. Oluşturduğu alev topu neredeyse 1000 km öteden görülebilmiştir.
Sayılarla Nükleer Silahlanma
- Toplam 20 nükleer tam ölçekli bomba testi yapıldı.
- Yaklaşık 2000 nükleer test yapıldı.
- 1979’da Vela Olayi yaşandı. Uydudan çok güçlü bir patlama tespit edildi. Bu bir nükleer deneme olmalıydı ama kimse üstlenmedi.
- Denemelerin 10 tanesi termonükleer (füzyon) bombasi denemesiydi – 2 ABD, 3 SSCB, 1 Birleşik Krallık, 1 Fransa, 1Çin, 1 Hindistan, 1 Kuzey Kore
- 1968’den sonra ABD, SSCB, Birleşik Krallık, Fransa ve Çin hiç bomba testi yapmadı.
- 1974’te Hindistan ilk testini yapti (Smiling Buddha).
- Daha sonra 1998’de Pakistan ve 2006’da Kuzey Kore ilk testlerini yaptı.
- En son test 2017 K. Kore tarafından yapıldı.
- En güçlü fisyon: ABD – Ivy King – 1952, 500 kT TNT gücünde yapıldı. Fat man: 18-23 kT TNT gücündeydi.
- En güçlü termonükleer: SSCB – 1961, 50.000 kT TNT gücünde yapıldı.
Marie Curie
Marie Curie (1867-1934) Polonya asıllı en meşhur kadın bilim insanıdır. Fransa'daki çalışmaları sırasında gene bilim insanı olan Pierre Curie ile tanışıp evlenmiştir. Marie Curie'nin radyoaktiviteye ilk adım atışı, uranyumun doğada bulunan hali olan uraninit (pehblend) minerali ile olan çalışmalarıyla başlar. Uranyumun ışıma yaptığı bilinmektedir ancak Curie uranyum dışında başka elementlerin de ışın yaydığını farkeder (en basit örneği uranyumdan daha hafif olan toryum). Uraninitin içinde uranyum ve toryumdan çok daha yüksek ışın yayma aktivitesi keşfeder. Bu, uranyumun 400 katı radyoaktifliğe sahip henüz tanımlanmamış bir maddenin bulunması demekti ve Curie bu maddeye ülkesinin isminden esinlenerek polonyum adını verdi. Ancak uraninit içerisinde daha da radyoaktif bir element bulunması gerekmektedir. Ancak bu elementten 1 gram bile elde edebilmek için inanılmaz miktarlarda uraninite ve bu uraniniti işleyecek çok büyük bir alana ihtiyaç vardır. Uzun uğraşlar sonucunda bu sorunlar halledilir ve uranyumdan bir milyon kez daha radyoaktif olan latince ışın anlamına gelen radyum keşfedilmiş olur. Radyum tuzları karanlıkta rahatlıkla gözükebilecek mavi ışınlar yayarlar. Radyum ışıma esnasında çok tehlikeli olan gama ışınları yayar. Bu ışıma esnasında kütle kaybeder ve özelliğini yitirir ve başka bir elemente dönüşürek radon olur. Radon parçacık kaybederek polonyum, polonyum parçacık kaybederek nihayetinde kurşuna dönüşerek kararlı hale gelir. Radyum aslında en başta uranyumun radyoaktif bozunması sonucu ortaya çıkmıştır.
Curie'lerin sağlık sorunları
Curie'lerin sağlık sorunları
Bu çalışmalar devam ederken Curie'lerde çeşitli sağlık sorunları baş göstermeye başlar. Her geçen gün kendilerini daha güçsüz hissetmeye başlarlar. Elleri çatlamakta, derileri şeffaflaşmakta, parmak uçları iltihap toplamaktadır. Pierre Curie'nin kol derisi pul pul dökülmeye başlar. Profesör Becquerel'e (Radyoaktivitenin kaşiflerinden, Curie'lerle birlikte Nobel Fizik Ödülü kazanmış bilim insanı) cam tüp içerisinde bir radyum örneği hediye ederler. Cebine koymuş olduğundan, vücudunda ciddi yanıklar oluşmuştur.Radyumun doğru kullanılması durumunda bazı deri hastalıklarına ve kanser türlerine iyi geldiği kanıtlanmıştır. O zamanlar bu haber gazetelere manşet olunca tehlikeli yanları geri plana itilmiştir.
Kapital
Amerikalı işadamları, Curie'lerle iletişime geçerek daha sonra satın almak için buluşun patentinin alınması konusunda baskı yaparlar ancak Curie'ler ortak bir karar alarak Radyum'un herkesin hizmetinde olması gerektiğini savunurlar.
Marie Curie yola tek başına devam ediyor
Pierre Curie yolda ilerlerken bir at arabasının altında ezilerek hayatını kaybeder. Radyasyondan çok yaralanmış Bay Curie, çok talihsiz bir kaza ile sadece 46 yaşında ölmüştür. Marie Curie çalışmalarına tek başına devam eder. Çeşitli ödüllere layık görülür, bazılarından ise arka planda dönen oyunlar sonucu adaylıktan çıkarılır.
Belçikalı bir sanayici olan Ernest Solvay, uluslararası bir fizikçiler kongresi düzenler. Schroedinger, Heisenberg, Bohr, Planck, Einstein gibi çok ünlü fizikçilerin yanında Marie Curie de bu kongreye katılmıştır. Bu olayların ardından, Marie Curie 1911'de ikinci kez Nobel'i (bu sefer kimya dalında) kazanır. Aşağıdaki fotoğrafta Solvay Kongresin'de çekilmiş bir fotoyu ve tek kadın Marie Curie'yi görmekteyiz.
Ernest Rutherford bir azot atomunun çekirdeğine alfa ışınları çarptırarak oksijen atomları meydana getirmeyi başardı. Böylece simyacıların hayali -bir maddeyi başka maddeye çevirmek- mümkün hale gelmiştir. Einstein ise çok daha büyük ses getirecek çalışmalara imza atmıştır. Einstein'e göre madde denilen şey, yoğunlaşmış enerjiden ibarettir: E=m.c^2.
Marie Curie'nin vefatı
Marie Curie, aşırı radyasyona maruz kalmaktan dolayı anemiden yani kandaki hemoglobin eksikliğinden hayatını kaybetti. Bir yıl sonra kızı da Nobel Kimya Ödülü'nü kazanmıştır. Mezarı, önemli Fransız entellektüellerin gömüldüğü Panthéon de Paris'e kocasının mezarı ile beraber 1955'te taşınmıştır. Buna layık görülmüş ilk kadındır (aslında daha önce kocasının onuruna oraya gömülmüş bir kadın vardır). Pantheon'da yatan bazı kişiler: Voltaire, Jean-Jacques Rousseau, Victor Hugo, Emile Zola, Antoine de Saint-Exupéry, Alexandre Dumas.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder