Nükleer Enerji (Nuclear Energy)

Nükleer Enerji Nedir?
Nükleer enerji, atomun çekirdeğinden elde edilen bir enerji türüdür. Kütlenin enerjiye dönüşümünü ifade eden, Albert Einstein' a ait olan E=mc² (E: Enerji, m: kütle, c: Işığın sabit hızı) formülü ile ilişkilidir. Bununla beraber, kütle - enerji denklemi, tepkimenin nasıl oluştuğunu açıklamaz, bunu daha doğru olarak nükleer kuvvetler yapar. Nükleer enerjiyi zorlanmış olarak ortaya çıkarmak ve diğer enerji tiplerine dönüştürmek için nükleer reaktörler kullanılır.[1] Einstein, belli miktarda bir madde ile belli miktarda enerji arasında eşdeğerlik bulunduğunu göstermiştir. Daha açık bir deyişle m kütleli bir madde yok olursa e=mc2 büyüklüğünde bir enerji açığa çıkar. Bu formüldeki c ışık hızı, çok büyük bir sayıdır, dolayısıyla da çok küçük bir madde kütlesinin yok olması, çok büyük bir miktarda enerjinin açığa çıkmasına yol açar.[2]

Ağır radyoaktif (Uranyum gibi) atomların bir nötronun çarpması ile daha küçük atomlara bölünmesi (fisyon - parçalanma - bölünme - bozunma) veya hafif radyoaktif atomların birleşerek daha ağır atomları oluşturması (füzyon - birleşme - biraraya gelme) sonucu çok büyük bir miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerjiye nükleer enerji denir. Nükleer reaktörlerde fisyon reaksiyonu ile edilen enerji elektriğe çevrilir. Güneşteki reaksiyonlar ise füzyon reaksiyonudur. Bu reaksiyonun yarattığı sıcaklık fisyon reaksiyonundakinden çok daha fazladır (birkaç milyon derece santigrad). Bu yüzden bu sıcaklığı kontrol edebilecek bir füzyon reaktörü henüz kurulamamıştır.[3]

Uranyum ya da plütonyum gibi bazı atomların çekirdekleri, nötron bombardımanına tutulduklarında patlamakta ve bu çekirdeklerden çok daha küçük kütleli, sayılamayacak kadar çok tanecik vererek parçalanmaktadır. Patlama öncesi ve sonrasındaki taneciklerin kütleleri arasındaki fark, atom çekirdeklerinin parçalanması sırasında yiten yeni enerjiye dönüşen madde miktarıdır. Bu olaya fisyon (zincirleme tepkime) denir. Eğer bu olay çok sayıda çekirdekte aynı anda doğarsa, bir bomba elde edilir. Bu enerjiyi kullanılabilir duruma getirmek için, nükleer reaktörlerde tepkime yavaşlatılır. Böylece elde edilen büyük enerjiyle bir sıvı ısıtılarak, elektrik enerjisi üretiminde kullanılır.[2]

Nükleer enerji, üç nükleer reaksiyondan biri ile oluşur:

1. Füzyon: Atomik parçacıkların birleşme reaksiyonu.
2. Fisyon: Atom çekirdeğinin zorlanmış olarak parçalanması.
3. Yarılanma: Çekirdeğin parçalanarak daha kararlı hale geçmesi. Doğal (yavaş) fisyon (çekirdek parçalanması) olarak da tanımlanabilir.

Nükleer enerji, 1896 yılında Fransız fizikçi Henri Becquerel tarafından kazara, uranyum maddesinin fotoğraf plakaları ile yan yana durması ve karanlıkta yayılan X-Ray ışınlarının fark edilmesi ile keşfedilmiştir.

Uluslararası çevre örgütü Yeşil Barış'ın kurucularından Patrick Moore'ye göre, nükleer enerji karbondioksit üretmediği için kömür yakan termik enerjiye göre daha çevreci bir seçenektir. Ancak 30 Nisan 1986'da Ukrayna'daki nükleer reaktörde meydana gelen kaza ile yeni doğan bir çok çocuk sakat doğmuş, nükleer kalıntıların ürettiği radyoaktif bulut patlamadan sonra tüm Avrupa üzerine yayılmış ve Çernobil'den yaklaşık 1100 km uzaklıktaki İsveç Formsmark Nükleer Reaktöründe çalışan 27 kişinin elbiselerinde radyoaktif parçacıklara rastlanmış ve yapılan araştırmada İsveç'teki reaktörün değil Çernobil'den gelen parçacıklar olduğu tespit edilmiştir.[1]

Aynı şekilde İngiltere'nin Galler bölgesinde kazadan iki hafta sonra saptanan yüksek radyoaktif nedeniyle yeşil alanlara koyun ve sığırların girişi engellenmiştir.

Bunun gibi nedenlerle günümüzde dünyanın birçok yerinde ve Türkiye'de de nükleer karşıtı gruplar oluşmuştur. Bunlardan en ünlüleri; Green Peace ve Küresel Eylem Grubu (KEG)'dir.[4]

Nükleer Enerji Mühendisliği
Nükleer enerji mühendisliği, nükleer fizik ve radyasyonun madde ile etkileşimi ilkelerine dayalı olarak atomun çekirdeği üzerine pratik uygulamalar yapan bir bilim dalıdır. Bu mühendislik alanında çalışmalar genel olarak nükleer santrallerin ve reaktörlerin, kısacası nükleer fizyon sistemlerinin ve alt elemanlarının tasarımı, analizi, geliştirilmesi, bakımı, test edilmesi, modellenmesi, inşaatı, işletmeye alınması ve sökülmesi gibi konular üzerinde yoğunlaşmıştır. Nükleer enerji mühendisliği kapsamında aynı zamanda nükleer füzyon, radyasyonun tıbbi uygulamaları, nükleer güvenlik, ısı transferi, nükleer yakıt teknolojisi, nükleer verimlilik, radyoaktif atıklar, atom bombaları ve radyoaktivitenin çevreye olan etkileri üzerine çalışmalar çok yaygın bir şekilde bulunmaktadır. Türkiye'de nükleer enerji mühendisliği dalında lisans eğitimi veren tek kuruluş Hacettepe Üniversitesi'dir.[5]

Tarihçe
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 içeren bir kaynaktan uranyumu nötronlarla bombaladıklarında Baryum-56 gibi daha hafif elementler bulunca şaşırdılar.Bu çalışmalarını göstermek için Nazi Almanya'sından kaçmış Avustralyalı 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 reaksiyonuna 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'iaçtılar.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.

ABD'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,Pennsylvania'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.[2]

Ne yazık ki ülkemizde elde edemediğimiz en önemli ve stratejik enerji türü.

Nükleer gücü bizimde kullanmamız gerekiyor,yok greenpeace cilerin dedigi gibi de,bu santraller kurulunca ulkemiz çop haline gelmeyecek aksine daha da güçlü enerjie daha az harcama yapabilecek duruma gelecegiz.

Ve en önemlisi nükleer bilimin sefasından bizde faydalanmış olacagız.
unutmayalım ki zamanında bu ulkede bergama da altın çıkarılmasın diye milletimiz bilinçli bir şekilde dış mihraklar tarafından organize edilmiş(almanya) sanki siyanürle altın çıkarınca kıyamaet kopacak duygusu vermişlerdi(biz altın ithalatımızın % 70 80 gibi bi kısmını almanya ile yapıyoruz varın gerisini siz düşünün.