Nükleer fisyon
Nükleer fisyon bir tür nükleer reaksiyondur. Bir atomun daha küçük atomlara ayrılmasıdır. Bazı fisyon reaksiyonları çok fazla enerji açığa çıkarır ve nükleer silahlarda ve nükleer reaktörlerde kullanılır. Nükleer fisyon Aralık 1938'de Berlin'de Alman nükleer kimyager Otto Hahn ve asistanı Fritz Strassmann tarafından keşfedilmiştir.
Atom, kimyasal bir elementi (örneğin hidrojen, oksijen, magnezyum) oluşturan en küçük parçacıktır. Tüm atomlar çok küçüktür. Atomlar üç bileşenden ya da parçacıktan oluşur: Protonlar, nötronlar ve elektronlar. Protonlar ve nötronlar, her atomun merkezinde çekirdek adı verilen bir top içinde bir araya toplanmıştır. Elektronlar 'elektron bulutu' içinde çekirdeğin etrafında yörüngede dolanır. Uranyum ve plütonyum gibi büyük çekirdeğe sahip elementler fisyona uğrayabilir.
(Nispeten) çok büyük bir atom çekirdeğine yavaş hareket eden bir nötron çarparsa, bazen kararsız hale gelir ve iki çekirdeğe ayrılır. Çekirdek parçalandığında (ya da bölündüğünde) çoğunlukla gama ışınları ve ısı olarak enerji açığa çıkar. Ayrıca çekirdekten bazı nötronların salınmasına da neden olur.
Birkaç izotop için (aynı miktarda protona ancak farklı miktarda nötrona sahip bir atom) bu tür bir fisyon çok sayıda nötron açığa çıkarabilir. Bu nötronlar daha sonra başka atomlara çarparsa, diğer atomların bölünmesine neden olurlar. Bu tekrar tekrar gerçekleşebilir. Buna nükleer zincirleme reaksiyon denir ve çok hızlı bir şekilde büyük miktarlarda enerji açığa çıkarabilir. Bir nükleer zincirleme reaksiyonun açığa çıkardığı enerji miktarı kiloton cinsinden ölçülür. Bir kiloton, bin ton TNT'nin (trinitrotoluen) enerjisine eşittir.
Bir nükleer bombada, çok büyük bir patlama olması için bunun çok hızlı bir şekilde gerçekleşmesi gerekir. Bir nükleer reaktörde ise ısı üretmek için bunun yavaş gerçekleşmesi gerekir. Isı, suyu kaynatarak buhar haline getirmek için kullanılır, bu da elektrik üretmek için bir buhar türbinini döndürür.
Nükleer fisyon diyagramı bir nötronun uranyum çekirdeği tarafından soğurulmasını ve ardından kararsız hale gelerek enerji ve biraz daha nötron salınımı ile iki yeni atoma bölünmesini göstermektedir.
Medya oynatın Nükleer fisyon hakkında tanıtıcı video klip.
Sorular ve Yanıtlar
S: Nükleer fisyon nedir?
C: Nükleer fisyon, bir atomun daha küçük atomlara bölündüğü ve bu süreçte enerji açığa çıkardığı bir tür nükleer reaksiyondur.
S: Nükleer fisyonu kim keşfetti?
C: Nükleer fisyon Aralık 1938'de Alman nükleer kimyager Otto Hahn ve asistanı Fritz Strassmann tarafından Berlin'de keşfedilmiştir.
S: Atomlar nelerden oluşur?
C: Atomlar üç bileşenden ya da parçacıktan oluşur: protonlar, nötronlar ve elektronlar. Protonlar ve nötronlar her atomun merkezinde çekirdek adı verilen bir topta bir araya gelirken, elektronlar da 'elektron bulutu' içinde çekirdeğin etrafında yörüngede dolanır.
S: Hangi elementler fisyona uğrayabilir?
C: Uranyum ve plütonyum gibi büyük çekirdeklere sahip elementler fisyona uğratılabilir.
S: Nükleer fisyon sırasında zincirleme reaksiyon nasıl meydana gelir?
C: (Nispeten) çok büyük bir atom çekirdeği yavaş hareket eden bir nötron tarafından vurulursa, bazen kararsız hale gelir ve iki çekirdeğe ayrılır. Bu gerçekleştiğinde çekirdekten enerji ve bazı nötronlar açığa çıkar. Bu nötronlar daha sonra başka atomlara çarparsa, onların da bölünmesine neden olur ve büyük miktarda enerji açığa çıkarabilen bir zincirleme reaksiyona neden olur.
S: Bir nükleer bomba patlamasından salınan enerji ölçülürken ne ölçülür? C: Bir nükleer bomba patlamasından açığa çıkan enerji miktarı kiloton cinsinden ölçülür; bir kiloton bin ton TNT'nin (trinitrotoluen) enerjisine eşdeğerdir.
S: Nükleer fisyon sırasında ortaya çıkan ısı nasıl kullanılır?
C: Bir nükleer reaktörde, nükleer fisyon sırasında üretilen ısı, daha sonra elektrik üretmek için buhar türbinlerini döndüren buhara su kaynatmak için kullanılan ısıyı oluşturmak için yavaşça gerçekleşmelidir.
