Füzyon ve Fisyon Nedir ?

Nükleer enerji günümüzde hala tartışılan ve üzerine kafa yorulan konulardan birisi. Enerji santrallerinde ve bombalardaki kullanımlarıyla oldukça da popüler bir kavram. Fosil yakıtlara kıyasla çok daha fazla enerji ürettiği için de ülkelerin sahip olmak istediği biricik güç. Peki, böyle bir gücü nasıl elde ederiz veya kullanırız? Nükleer enerjiyi elde etmemizi sağlayan başlıca iki tür tepkime vardır: füzyon ve fisyon. Peki, ne demek bu kelimeler? Füzyon ve fisyon kavramları genel olarak atomların çekirdeklerinde değişim meydana getiren tepkimeleri ifade eder. Diğer atomlara göre nispeten büyük çekirdekli ve kararsız atomlar kullanılarak fisyon, küçük iki atomun çekirdekleri yüksek ısı altında kaynaştırılarak da füzyon gerçekleştirilir. Daha da kısacası atomu parçalamak fisyon, iki atomu birleştirmek de füzyondur. İsmen her ne kadar birbirlerine benzeseler de aslında bahsedilen işlemler birbirlerinin tam tersidir.

Füzyon

Füzyon kelimesi Latince fusionem “dökmek, taşırmak“ kelimesinden gelir. 1776 yılından itibaren “farklı şeylerin birleşmesi, karışması“ anlamında kullanılmaya başlandı. Bizim ilgi odağımız nükleer fizik bağlamında da ilk kez 1947 yılında kayda geçirildi. Füzyon (Nükleer kaynaşma) basitçe hafif iki atom çekirdeğinin yüksek sıcaklık ve basınç altında birbirine kaynaştırılmasıdır.

Döteryum (bir nötronlu hidrojen) ve tirityumun (iki nötronlu hidrojen) basınç ve ısıyla kaynaşmaları, Güneşte ve hidrojen bombalarında aynen meydana gelen tepkimedir, sonucunda bir nötron ve bir helyum çekirdeği oluşur. Tepkime sonucu daha kararlı, ağır çekirdekler oluşur ve bu yöntemle en ağır demir çekirdeğine dek element üretilebilir. Demir çekirdeğinden ağır çekirdekler üretmek için yıldızların ürettiği basınç ve ısı yeterli değildir. Nötron yıldızları denen beyaz küreler ancak buna muktedirdir. Bu konu hakkında başka bir yazı yazılabilir. O yüzden demirden ağır çekirdeklerin şu an için yüzeysel kalması daha iyi. Çekirdekler pozitif yük içerdiklerinden birbirlerini yaklaşınca kuvvetli bir biçimde itişirler. Bu itişmeyi yenmek için muazzam derecede sıcak ve basınçlı bir ortam kurulmalıdır. Hatta hidrojen bombalarını patlatmak için genelde fisyon ile çalışan atom bombaları (Hiroshima ve Nagazaki’ye atılan tiplerden) kullanılır. Böylesine güçlü bir tepkimeyi insanoğlu henüz kontrol edebilmiş değildir. Bu nedenle enerji üretimi gibi faydalı alanlarda kullanılamaz. Yalnızca kontrol gerektirmeyen bomba üretme gibi uygulamalarda insanoğluna hizmet(!) eder.

Fisyon

Fisyon kelimesi Latince fissionem “yarmak, bölmek“ anlamlarına gelir. Nükleer fizik bağlamında ilk kez 1939 yılında kullanılmıştır. Fisyon (Nükleer parçalanma) büyük çekirdekli atomların nötron ile vurularak kararsız hale getirilip yüksek enerji ve parçacıklar yayarak daha küçük atom çekirdeklerine ayrılmasıdır.

Atom çekirdekleri büyükdükçe kararsızlık gösterirler ve parçalanmaya daha meyilli olurlar. Atomlar nötrona maruz bırakılarak parçalanma düzeyinde kararsızlığı eriştirilirler. Tepkime sonucu daha küçük iki çekirdek ve üç tane nötron açığa çıkar. Açığa çıkan her nötron başka bir atomu vurarak onu aktif hale getirir ve tekpime zincirleme olarak devam eder. Atom bombası da bu prensiple çalışır. Büyük atomun parçalanarak oluşturduğu daha küçük atomlar son derece radyoaktiftir. Radyoaktif ürünler yüksek frekanslı ışınlar yayarak organik dokulara zarar verirler. Işınım gerçekleşirken madde kendi kütlesinden harcayarak ışınlar üretir. Bu işlem çok uzun sürdüğü için atıklar kontrol altında tutulurlar. Füzyonun aksine fisyon tepkimesinin atıkları radyoaktif olduğu için tepkime ürünleri özel ışın geçirmez kaplarda toprağın derinliklerine gömülür. Tepkimenin yakıtı olan büyük atom diye bahsedilen atom genelde zenginleştirilmiş uranyum olarak da geçen Uranyum-235’tir. Doğada çok az miktarda bulunur ve Uranyum-235 genelde toplanarak değil, uranyumun daha kararlı izotoplarının toplanıp zenginleştirilmesi ile elde edilir. Bu nükleer tepkime kontrol altında tutulabildiği için gelişmiş ülkeler tarafından enerji üretiminde çokça kullanılır. Gelişmekte olan ülkeler fisyonu kullanarak santraller inşa edip halkını buna adapte etmeye, gelişmiş ülkelerde de, her ne kadar bilim adamlarının umudu olmasa da, füzyon yoluyla çalışan santrallerle ilgili araştırmalar yürütmeye çalışıyorlar. Ben de bu yazıda elimden geldiğince füzyon ve fisyonu anlatmaya çalıştım. Birilerine yardımcı olması dileği ile başka bir yazıda görüşmek üzere.

KAYNAKÇA: Füzyon-Fisyon Füzyon-Fisyon Farkları Füzyon Köken Fisyon Köken