ATOMDA FİSYON OLAYI

Yavaş yavaş atomun parçalanmasına doğru ilmi gelişmeler ve teknik buluşlar ilerlemiş, her yükseliş bu mevzuda bir sonrasına basamak olmuştur. Fisyon hadisesini anlamamız için bazı nükleer temel kaideleri bilmemiz gerekir.

Nükleer sahadaki gelişmelerin temel taşı olan tarihi bazı önemli buluşlar vardır, bunlar:

1869 Elementlerin periyodik sistemini formülasyonu.

1896 Radyooktivitenin keşfi

1911 Nükleer Atom Fiziği başlangıcı

1929 Siklotronun keşfi

1932 Nötronun keşfi

1934 Suni Radyoaktiftiğin keşfi.

Bu büyük buluşlar takriben 1938 yılında başlayan seri haldeki deneylere yol açmıştır. Deneylerde laboratuar nötron kaynakları, siklotronlar, parçacık hızlandırıcılar ve nükleer reaktörler ile nükleer transmutasyonlar yapılarak insanoğlu ilk defa olarak yeni kimyevi elementleri yapabilme imkanına kavuşmuştur. Böylece eski devirlerde kimyacıların bir elementi diğer bir elemente değiştirebilme rüyaları gerçekleşmiştir.

Atom çekirdeği, birbirine çok şiddetli kuvvetlerle bağlı olan nötron ve protonları ihtiva eder. Atom çekirdeğinin muhteviyatım değiştirmek için içindeki nötron ve proton sayılarını değiştirmek icap eder.

Bu iş çekirdeğin radyoaktiflik denilen kendi kendine (bozunması) ile olabildiği gibi suni olarak çekirdeğe nötronlar veya protonlar ilave ederek de değişiklikler yapılabilir. Fisyon hadisesi de bu cümledendir. Çekirdek fisyonu (bölünmesi); bir ağır atom çekirdeğinin nötron ve gamma ışını yayarak yaklaşık olarak eşit kütleli iki (seyrek olarak daha fazla) parçaya bölünmesi hadisesidir.

Nötron 1932’de Chadwich tarafından keşfedildiği zaman fizikçiler bu yeni parçacığı elektriki tesirlerden tamamen uzak, çekirdeği bombardıman edebilecek bir mermi olarak ele aldılar. Bombardıman esnasında genel olarak çekirdekler bu nötronları soğurur ve a,b, veya j parçacıklar neşreder; böylece farklı çekirdekler haline gelirler. Fisyon (parçalanma) adını verdiğimiz hadisede radyoaktif madde (mesela U²³⁵ çekirdeği) suni olarak radyoaktif bozunmaya uğratılmaktadır. U²³⁵₉₂U²³⁵ atomu yaklaşık eşit iki parçaya bölünür. İki ayrı atom çekirdeği halini alır. Bu reaksiyona fisyon hadisesi denir. Fisyonun olduğu anda elde edilen ve bir kinetik enerjiye malik olup radyoaktif olan fisyon parçaları negatif elektron yayarak bir sıra radyoaktif değişmeden sonra kararlı hale geçerler. çekirdeğine dışarıdan bir nötron gönderilip çarpışmaları neticesinde, nisbeten kararsız iki atom elde edilecektir. Bu durumuyla çekirdeğin uğrayacağı değişiklikler sadece veya parçacığı neşrederek dengeye kavuşmak olmaz. Yeni şekliyle

Yeni elde edilen iki çekirdeğin protonlarının toplamı, uranyumun orijinal sayısı olan 92 atom sayısını tamamlamaktadır. En çok rastlanan yeni çekirdekler 36 numaralı Kripton ile 56 numaralı Baryum atomudur. Bu, fısyon olayının yaklaşık denklemi şöyledir:

₉₆u²³⁵+_on²            ₅₆Ba¹⁴⁰+₃₆Kr⁹³+(2 ila 3)_on¹ +200 Mev

200 Mev bir tek çekirdeğin fısyonundan açığa çıkan enerjidir. 1 g, U²³⁵ in fisyonundan açığa çıkan enerjiyi hesaplayacak olursak 2x107 K. cal/gr. dır. O halde 1 gr. Uranyum fisyonundan 20 milyon kilo kalorilik enerji açığa çıkarılabilmektedir. En iyi kaliteli kömürün kilogram başına yanına ısısı 8000 K.kal olduğuna göre 1 kg.ı,U²³⁵in fisyonundan çıkarılan enerji

2.10¹⁰  = 2,510⁶  kg =2500 ton

8000   ton, kömürün enerjisine denktir. Buradan Uranyumun ne kadar büyük bir enerji kaynağı olduğu görülür. Bize düşen bu enerjiyi insanlığın zararına değil faydasına çevirmektir. Uranyum bir enerji barajı olarak düşünülebilir. Bu çok büyük su kütlesin sahip bir barajın suyunu yapacağımız yollarla zarar verdirmeden kullanmaya benzer.

Bölünme hadisesi burada sona ermez. Böyle ağır bir çekirdeğin fisyonu neticesinde çok büyük bir enerji ile beraber, birkaç serbest nötron da neşredilir. Çıkan her nötron uygun bir moderatör (yavaşlatıcı) ile yavaşlatılarak diğer bir çekirdeği fisyona uğratıp daha fazla enerji ve nötron açığa çıkmasına sebep olur, Hızlı nötronların ₉₂U²³⁵ tarafından kolayca soğurulmamaları yüzünden bir moderatöre ihtiyaç duyulmuştur, fisyon tecrübelerinden iki önemli netice elde edilmiştir.

1-) Uranyumun bölünmesinden, fazla miktarda enerjinin açığa çıktığı,

2-) Araştırmacılar her fisyondan ortalama 2,5 nötro nun elde edildiğini bulmuşlardır.

Bu buluş zincirleme reaksiyonun temelini teşkil eder. Zincirleme reaksiyon, fisyona uğrayabilen bir maddenin bir noktasında fisyon başladıktan sonra bunun çekirdekten çekirdeğe geçerek bütün çekirdeklerin fisyona uğramasıdır.

Böylece bu tip zincir reaksiyonunu elde etmek için yapılması gereken şey, kâfi miktarda uranyumu (grafit gibi bir modaratörle uygun bir şekilde karıştırılarak) bir yere yığmak ve böylece açığa çıkan notronların, kaçmaya fırsat bulamadan başka bir U²³⁵ çekirdeği tarafından soğurulmasını sağlamaktır.

Bu çekirdek reaksiyonu (fisyonu) özelliğinden faydalanarak, reaktörler yapılmıştır,İlk reaktör 1942 yılında Enrico Fermı tarafından idare edilen bir grup ilim adamı tarafından Şikago üniversitesinde yapılmıştır.

Atomdan salınan radyasyonlar ve çeşitli çekirdek olayları atomun sonsuz küçük ve insanoğlunun gözünden saklı esrarengiz dünyasından gelen habercilerdir. İlim adamları usanmadan gayretle bu nimetleri iyi değerlendirdiler ve atomun sır kalmış yapısının çoğunu izah ettiler. Tabiatın yaratılışından beri var olan fakat insanın henüz anlıyabildiği bu sinyaller modern atom teorilerinin geliştirilmesinde bilim adamlarının şaşırtmaz yol göstericileri olmuştur.

Bu seviyede varlık âleminin yapı taşı ve enerjinin kaynağı olan atomun insanoğlu nazarında kıymeti daha çok artmıştır. Boy- ece insanlık bu küçük âlemlerle kendi büyük âlemini kurma yolunda bilmedikleri bir noktaya doğru ciddi bir yarışa geçmiş ve gördüğümüz seviyeye ulaşmıştır. Temennimiz bütün ilmî çalışmaların insanlığın faydasına dönük olmasıdır.