12.SINIF FİZİK RADYOAKT İ V İ TE

Dünya, fosil yakıtların aşırı tüketiminden kaynaklanan çevre sorunları ile karşı karşıyadır. Fosil yakıtların azalıyor olması insanların yeni enerji, kaynaklarına yönelmesine neden olmuştur. Bu enerji kaynaklarından biri de nükleer enerjidir. Nükleer enerji, atom çekirdeklerinin parçalanması veya birleşmesi sonucunda açı ğ a çıkan bir enerji türüdür. Radyoaktivite, atom çekirde ğ inin tanecik veya gama ışıması yayarak parçalanmasıdır. Bu parçalanma sonucu enerji açı ğ a çıkar. Bazı atom çekirdekleri çeşitli yollarla ışıma yapabilir. Kendili ğ inden veya dışardan bir etkiyle çekirde ğ i bozunuma u ğ rayabilen atom çekirdeklerine « RADYOAKT İ F ÇEK İ RDEK » bu atomların oluşturdu ğ u maddelere « RADYOAKT İ F MADDE » denir. Radyoaktif bozunma kendili ğ inden gerçekleşirse « DO Ğ AL RADYOAKT İ FL İ K » dışarıdan bir etki ile gerçekleşirse « YAPAY RADYOAKT İ FL İ K » adını alır. Radyoaktif bozunma sonucu açı ğ a çıkan enerjiye kısaca « RADYASYON ENERJ İ S İ » denir. Radyasyon enerjisinden özellikle nükleer santrallerde elektrik üretimi ve tıpta görüntüleme, teşhis ve tedavi amaçlı yararlanılmakla beraber Radyasyon enerjisi Jeoloji ile arkeolojide radyokarbon tarihleme amaçlı kullanılmaktadır.

KARALI VE KARARSIZ ATOMLARIN ÖZELL İ KLER İ Pozitif elektrik yüklü taşınamayan nötrondan oluşan çekirde ğ in hacmi, atomun hacminin çok az bir kısmını kaplarken kütlesi atom kütlesimin büyük bir kısmını oluşturur. Yapılan çalışmalar çekirdek kütlesinin, çekirde ğ i oluşturan proton ve nötronların kütleleri toplamından daha az oldu ğ unu göstermektedir. Albert Einstein, bu kütle farkının enerjiye dönüştü ğ ünü ifade etmiştir. Çekirdekteki proton ve nötronları bir arada tutan bu enerjiye « BA Ğ LANMA ENERJ İ S İ » adı verilir. Nükleon başına düşen ba ğ lanma enerjisi büyük olan çekirdeklere « KARARLI ÇEK İ RDEK » denir. Demir ve bakır elementleri kararlı çekirdeklere örnektir. Ba ğ lanma enerjisi küçük olan çekirdeklere ise « KARARSIZ (RADYOAKT İ F) ÇEK İ RDEK » denir. Kararsız atom çekirdekleri kararlı hale gelmek için çeşitli yollarla ışıma yapar. Uranyum, Toryum, Aktinyum ve Radyum gibi elementler kararsız çekirdeklerdir.

Kararlı çekirdeklerde nötron sayısının proton sayısına oranı 1’ e yakın olurken bu oran 1’den uzaklaşınca kararlılık azalır. Atom numarası 20’ye kadar olan elementlerin nötron ve proton oranı (n/p).1’e yakındır. Bu nedenle atom numarası 20’ye kadar olan atomların çekirdekleri genellikle kararlıdır. Nötron sayısının proton sayısınına oranı, 1’den büyük olan çekirdeklerde nötronlar protonlara, 1’den küçük olan çekirdeklerde ise protonlar nötronlara dönüşerek kararlı hale gelmeye çalışır.

RADYOAKT İ F BOZUNMA SONUCU ATOMUN KÜTLE NUMARASI, ATOM NUMARASI VE ENERJ İ S İ NDEK İ DE ĞİŞİ M İ Bir atom çekirde ğ indeki proton sayısı veya atom numarası Z, nötron sayısı N ve atomun kütle numarası: A + B = Z İ le ifade edilir

ALFA BOZUNUMU Alfa bozunumu sonucunda tom çekirde ğ inden He iyonu ( alfa parçacı ğ ı ) yayınlanır. Bu yayınlanma sonucunda çekirde ğ in proton ve nötron sayısı 2 azalırken kütle numarası 4 azalmış olur. Alfa parçacı ğ ı uranyum, radyum, toryum ve aktinyum gibi elementlerin bozunumu sonucunda açı ğ a çıkar. Bozunma sırasında atomun enerjisinin bir kısmı alfa parçacı ğ ının kinetik enerjisine dönüşece ğ i için atomun enerjisi azalır.

BETA BOZUNUMU (ß - ) Beta bozunması - ve ß+ Olmak üzere iki şekilde gerçekleşebilir. Nötron sayısının proton sayısına oranı, 1’den büyük olanı çekirdeklerde - bozunması gerçekleşir. Bu bozunmada atom çekirde ğ i içinde bulunan bir nötron kendinden proton, elektron ve anti-nötrinoya dönüşür. Proton çekirdekte kalırken elektron - parçacı ğ ı şeklinde yayınlanır. Ortaya çıkan proton nedeni ile atom numarası bir artarken kütle numarası de ğ işmez.

BETA BOZUNUMU (ß + ) Nötron sayısının proton sayısına oranı 1’den küçük olan çekirdeklerde ß+ Bozunması gerçekleşir bu bozunmada atom çekirde ğ i içerisinde bulunan bir proton kendili ğ nden nötrona, potzitron ve nötrinoya dönüşür. Nötron, çekirdekte kalırken pozitron ß+ Parçacı ğ ı şeklinde yayınlanır. Ortaya çıkan nötron nedeniyle atom numarası bir azalırken kütle numarası de ğ işmez.

GAMA BOZUNUMU Alfa ve beta radyoaktif bozunumu gerçekleştiren bazı tepkimelerin sonunda çekirdek, uyarılmış halde kalır. Bu durumda çekirdek uyarılmış enerji seviyesinden temel enerji seviyesine geçişte gama ışını adı verilen fotonlar yayınlayarak enerji kaybeder.

NÜKLEER F İ SYON Nükleer enerji denince akla ilk gelen a ğ ır atom çekirdeklerinin parçalanmasıyla açı ğ a çıkan çok yüksek enerjidir. Bu enerjiyi günlük hayatta kullanılan elektrik enerjisine çevirmenin aracı ise nükleer güç santralleridir. İ nsanlı ğ ın artan elektrik enerjisi ihtiyacının ço ğ unu nükleer güç Santralleriyle Hidroelektrik ve termik santraller karşılamaktadır. Nötronlarla bombardıman edilen a ğ ır atom çekirde ğ inin parçalanarak daha hafif iki veya daha fazla farklı çekirde ğ e bölünmesine « F İ SYON » denir.

Nükleer rektörlerde enerji, uranyum ya da toryum çekirdeklerinin kontrollü fisyonu sonucunda elde edilebilir. Nükleer rektörlerde, nükleer enerji elde etmenin yanı sıra tıpta ve di ğ er birçok alanda kullanılan radyo izotoplarının büyük kısmı üretilir. Uluslararası atom enerjisi kurumu tarafından yayımlanan rapora göre dünyada 31 ülkede nükleer güç reaktörü mevcuttur. Çalışır halde olan reaktörler, dünyadaki elektrik üretiminin %10-15’ini sa ğ lamaktadır. Nükleer reaktörlerin atıkları güvenle muhafaza edildi ğ i sürece temiz bir enerji türüdür.

NÜKLEER ENERJININ ÜLKE EKONOMISINE VE ÇEVREYE SA Ğ LADı Ğ ı FAYDALAR 1. Dışa olan enerji ba ğ ımlılı ğ ı azaltacaktır. 2. Do ğ al kaynakların uzun süre korunmasını sa ğ layacaktır. 3. Ülke nükleer teknolojiye sahip olacaktır. Bu teknoloji tıp, bilişim ve savunma sanayi gibi alanlarda ülkelere önemli katkılar sa ğ layacaktır. 4. Enerjide fiyat istikrarı sa ğ layacaktır. 5. Nükleer santrallerde karbondioksit salınımı düşük oldu ğ u için çevreci bir enerji kayna ğ ıdır.

NÜKLEER FÜZYON Dünyanın artan nüfusu: ısıtılacak ve aydınlatılacak daha çok ev, gıda ve temel gereksinimleri üretecek daha çok fabrika, insanları taşıyacak daha çok otomobil, gemi, uçak kısacası daha çok enerji demektir. Nüfus artışıyla birlikte insanların enerjiye duydu ğ u ihtiyaç hızla artmaktadır. Bu nedenle bilim insanları temiz ve neredeyse tükenmez bir enerji kayna ğ ı elde etmek için en hafif ve bol bulunan hidrojen atomlarını birleştirerek enerji elde edilebilmesi çalışmalatı yapmaktadır. Çok yüksek sıcaklıklarda atom numarası küçük olan radyoaktif atom çekirdeklerinin daha a ğ ır atom çekirdeklerini oluşturmasına « FÜZYON » denir.

RADYASYONUN CANLıLAR ÜZERINDEKI ETKILERI Dalga ya da parçacık şeklinde yayılan enerjiye « RADYASYON » denir. Enerji miktarına göre düşük ve yüksek enerjili radyasyon olarak İ kiye ayrılır. Yüksek enerjili radyasyon, atomdan elektron koparabilen dolayısıyla atomu iyonlaştırabilen radyasyondur. Bu tür radyasyonlara « İ YONLAŞTIRICI RADYASYON » denir. İ yonlaştırıcı radyasyon atom çekirde ğ inden yayımlanıyorsa gama, yörüngelerden yayımlanıyorsa X-ışını şeklindedir.

Radyasyonun iyonlaştırıcı etkisi nedenliyle canlı dokular zarar görebilir. İ yonlaştırıcı radyasyon ciltteki yanıktan kansere kadar farklı hastalıklara sebep olabilir. Üreme hücrelerindeki DNA yapısını bozulması bedensel ve zihinsel engelli bireylerin dünyaya gelmesine neden olur. DNA yapısındaki de ğ işim nesilden nesile aktarılarak kalıcı izler oluşturulur. Canlılar yaşamları boyunca belirli miktarda radyasyona maruz kalır bu radyasyonun ço ğ u güneşten ve uzaydan gelen kozmik ışınlardan kaynaklanır. Teknolojik ürünler de Radyasyon yaymaktadır.

GÜNLÜK HAYATTA KULLANILAN TEKNOLOJ İ K ÜRÜNLER İ N YAYDI Ğ I RADYASYONDAN KORUNMAK İ Ç İ N ALINAB İ LECEK TEDB İ RLER Kullanılmayan elektrikli aletler kapalı tutulmalı ve fişleri çekilmelidir. Yatak odalarında TV, bilgisayar ve cep telefonu bulundurulmamalıdır. Cep telefonuyla uzun süre konuşulmamalıdır. Televizyon, bilgisayar Ve fotokopi makinalarının en az bir metre uza ğ ında durulmalıdır. Mikrodalga fırının çalıştı ğ ı ortamda uzun süre bulunulmamalıdır. Zorunlu olmadıkça bilgisayarlı tomografi cihazı (BT) ile vücut taraması yaptırılmamalıdır.

Radyasyonun yararlı etkikeri de oldu ğ u için tıpta, üretim sektöründe ve biyoloji alanında da sıkça kullanılmaktadır. Radyasyon tıpta hızla bölünen hücrelere zarar vermesinden dolayı kanser tedavisinde kullanılır.

ÇA Ğ RI ÖZTÜRK 12/B RADYOAKT İ V İ TE 48