Skip to content Skip to navigation

Nükleer Fisyon Reaktörlerinde Neden Uranyum-235 İzotopu Kullanılır?

Dr. Tuba Sarıgül
17/08/2018 - 08:30

Uranyum elementinin doğal olarak bulunan üç izotopu var (laboratuvarda yapılanlarla birlikte toplam 19 izotopu bulunuyor). Doğada bulunanlar uranyum-234, uranyum-235 ve uranyum-238. Aslında uranyumun bu üç izotopu da radyoaktiftir. Uranyum-238’in yarı ömrü yaklaşık 4,5 milyar yılken, uranyum-235’inki yaklaşık 700 milyon yıldır.

Nükleer reaktörlerde bir nötron ağır bir çekirdeğe, örneğin uranyum-235’e çarptığında çekirdek tarafından yakalanır ve zincirleme fisyon tepkimelerinin başlamasını sağlar. Uranyum-235’te zincirleme tepkimelerin başlamasını sağlayan nötron düşük enerjilidir (saniyede birkaç kilometre hızla gider). Uranyum-238’de ise zincirleme tepkimelerin başlaması için nötronun yüksek enerjili olması gerekir.

Çekirdek proton ve nötronlardan oluşur. Ancak çekirdeğin kütlesi daima protonların ve nötronların toplam kütlesinden daha düşüktür. Aradaki bu kütle farkı çekirdeği bir arada tutan çekirdek bağlanma enerjisinin bir ölçüsüdür. Dolayısıyla bir çekirdeğin bölünebilmesi için çekirdek bağlanma enerjisi kadar enerjiye ihtiyaç vardır. Bağlanma enerjisi kütle numarası yani toplam proton ve nötron sayısı arttıkça belli bir atom numarasına kadar artar. Atom numarası 60’ya yakın olan çekirdeklerde, örneğin demir atomunda bağlanma enerjisi en yüksektir. Bundan sonra ise kütle numarası arttıkça bağlanma enerjisi azalır.

Çekirdekteki proton sayısının nötron sayısına oranı da çekirdeğin kararlılığını etkiler. Proton ve nötron sayısı çift olan çekirdeklerde, çekirdekteki parçacıklar (protonlar protonlarla, nötronlar nötronlarla) çiftler halinde bulunur ve bu durum çekirdeğe kararlılık kazandırır. Proton ve nötron sayısı çift olan birçok çekirdek daha kararlıdır ve bu çekirdeklerin bağlanma enerjileri yüksektir. Uranyum-234 ve uranyum-238’de nötron sayısı ve kütle numarası çiftken, uranyum-235’te nötron sayısı ve kütle numarası tektir. Bu nedenle bağlanma enerjisi uranyum-234’ten ve uranyum-238’den daha küçük olan uranyum-235 daha kolay bölünebilir.

İlgili İçerikler

Kimya

2019 yılı Prof. Dr. Fuat Sezgin Yılı olarak ilan edildi. Bilim Genç olarak 2019 yılı boyunca Prof. Dr. Fuat Sezgin’in İslam bilim ve teknoloji tarihine katkılarını farklı yazılarla ele alacağız. Prof. Dr. Fuat Sezgin anısına hazırladığımız diğer yazılara ulaşmak için tıklayın.

Kimya

İdeal gazların hareketlerini ve birbirleriyle etkileşmelerini bilardo ya da pinpon toplarınınkine benzetebiliriz. Bu etkinliğimizde de pipon toplarını kullanarak maddenin gaz hâlinin bir benzetimini yapacağız.

Kimya

Orta Doğu Teknik Üniversitesi tarafından üniversite ve lise öğrencilerine konuşma yapmak üzere Türkiye’ye gelen Nobel ödüllü Prof. Dr. Agre başarı hikâyesini Bilim Genç’e anlattı.

Kimya

Herhangi bir maddenin bir molü atomlarının ya da moleküllerinin belirli bir sayısıdır. Bu değer Avogadro sayısıyla ifade edilir. Avogadro sayısının ismi İtalyan bilim insanı Amedeo Avogadro’dan gelir.

Kimya

Massachusetts Teknoloji Enstitüsünde (MIT) çalışan Kehang Cui ve Brian L. Wardle, bilinen en kara malzemeyi üretti. Malzeme, üzerine düşen ışığın %99,995’inden fazlasını soğuruyor.

Kimya

Kimyacılar, yapılarında meydana gelen değişimleri öğrenmek için genellikle maddeleri ısıtır. Katı hâldeki maddelerin bazıları ısıtıldıklarında erir bazıları sıvı hâle geçmeden doğrudan buharlaşır yani süblimleşir. Sıvılar ise genellikle gaz hâle geçer. Soğutulduklarında eski hâllerine dönerler.

Kimya

Nobel Kimya Ödülü’nün 2019 yılındaki sahipleri, Austin’deki Texas Üniversitesinden John B. Goodenough, New York Eyalet Üniversitesinden M. Stanley Whittingham ve Meijo Üniversitesinden Akira Yoshino oldu. Araştırmacıların lityum iyon pillerin geliştirilmesine yaptıkları önemli katkılar sebebiyle ödüle layık görüldükleri açıklandı.

Kimya

Georgia Teknoloji Enstitüsünden Paul Kohl ve arkadaşları güneş ışığına maruz kaldığında kendiliğinden yok olan bir tür plastik malzeme geliştirdi.

Kimya

Laboratuvar ortamında üretilen bir malzeme tıpkı gerçek bir doku gibi metabolik reaksiyonları gerçekleştirebilir, aynı zamanda vücutla uyumlu olabilir mi? Bilim kurgu filmlerinde karşılaşabileceğimiz bu durum biyolojik nanomalzemeler sayesinde mümkün olabilir.

Kimya

Yeryüzünün pek çok bölgesinde insanlar temiz suya erişmekte güçlük geçiyor. Üstelik küresel iklim değişikliği ve insan etkinlikleri sebebiyle gelecekte durumun daha da kötüleşme ihtimali var. Bu soruna çare bulmak için çalışmalar yapan Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesinden Prof. Dr. Omar Yaghi ve arkadaşları, atmosferden su buharı toplayarak içme suyu üreten bir cihaz geliştirdi.