Nükleer Santrallerde Kullanılan Uranyum Madenini Önemli Kılan Şey Nedir?
20. yüzyılın ilk yarısında tanımlanan metallerden olan uranyum, 1896'da radyoaktivitenin keşfedilmesinden nükleer silahların geliştirilmesine kadarki süreçte atomaltı dünyaya açılan kapımız olmuş ve nükleer santrallere elektrik sağlamada kullanılmıştır. Bilimi, siyaseti ve sanatı büyük ölçüde etkileyen bu kimyasal elementle ilgili ayrıntıları merak ediyorsanız içeriğimize buyurun. 👇
Uranyum tam olarak nedir?
Uranyum, doğada bulunan en ağır elementlerden biridir. Çekirdeğinde 92 proton ve 140 ila 146 nötron bulunur. Bu izotopların yalnızca bazıları kendiliğinden oluşur. En sık rastlananlar ise Uranyum-238 (92 proton ve 146 nötron) ile Uranyum-235 (92 proton ve 143 nötron) izotoplarıdır.
Aşırı doğal bir element olan uranyum, yalnızca ekstrem bir olay sonucunda meydana gelebilir.
R-işlemi olarak adlandırılan bu olay, bazı süpernovalarda ve nötron yıldızları çarpıştığında gerçekleşir. Sonrasında evrene yayılmış ve oldukça nadir olmasına rağmen gezegenimizin önemli bileşenlerinden biri hâline gelmiştir. Uranyumun bozunması, Dünya’nın iç ısısına sahip olmasını sağlamıştır.
Uranyumu ilginç ve önemli kılan pek çok özelliği var.
En önemli özelliği ise zamanla helyum atomu biçimdeki radyasyonu yayıp genellikle toryuma dönüştürmesidir. Neredeyse tüm uranyum izotopları, uzun bir yarı ömre (içerisindeki uranyumun yarıya inmesi için gereken süre) sahiptir. Örneğin, Uranyum-238'in yarı ömrü 4,5 milyar yıldır.
Uranyum, ta Roma döneminde bile seramik ve cam eşyalarda sarı sır olarak kullanılıyordu.
Daha sonraları Orta Çağ'da peşblend (uraninit) şeklinde kullanılmasının yanı sıra, cam yapımında boya görevi görmeye de devam etti. 1789'da Alman kimyager Martin Heinrich Klaproth, nitrik asit ile uraniniti karıştırdı, ardından sodyum hidroksit kullanarak elde ettiği çözeltiyi asitten arındırdı. Bu reaksiyon, dibe çöken sarı bir maddeyi meydana getirdi.
Kömürle ısıtıldığında büyük olasılıkla oksit olan siyah bir toza dönüştü.
Kalproth bu tozu saf uranyum sanmıştı. Bulduğu bu yeni elemente yalnızca sekiz yıl önce William Herschel'in keşfettiği Uranüs gezegeninin adını verdi. İlk saf uranyum örneği ise 1841'de kimyager Eugène-Melchior Péligot tarafından yalıtıldı.
Uranyumu ne için kullanıyoruz?
Uranyum artık cam renklendirmede ve sırlamada kullanılmıyor. Bunların aksine 1896'da Henri Bekerel'in keşfettiği radyoaktif özelliklerinden faydalanılıyor. Bekerel'den 38 yıl sonra, Enrico Fermi'nin önderliğindeki bir grup İtalyan fizikçi, uranyumu nötrona boğarak elementin elektron ve pozitron yaydığını keşfetti.
Otto Hahn ve Fritz Strassmann'ın çalışmaları sonucunda uranyumun daha hafif elementlere parçalanabildiği görüldü.
Lise Meitner ve yeğeni Otto Robert Frish ise nükleer fisyon dediğimiz süreci isimlendirdi verdi ve bu süreci açıkladı. Bu hadiseler uranyumu iyisiyle kötüsüyle önemli bir element hâline getirdi. 1 kilograma Uranyum-235'in fisyon işleminden geçmesiyle, 1,5 milyon kilogram kömürün yakılmasıyla elde edilene eş bir enerji elde edilir.
Böylesine büyük bir enerjiyi depolama ve serbest ortaya çıkarma becerisi, bu elementin nükleer santrallerde kullanılmasını mümkün kıldı.
Uranyumun ani ve patlayıcı enerji salınımından aynı şekilde nükleer bombalarda da faydalanıldı. Uranyumdan yapılan yakıt çubukları, bir soğutucuyu ısıtır ve buna karşın ısıtılan soğutucu da başka bir bölmedeki suyu ısıtarak buhara çevirir. Buhar da üretece bağlı türbinleri hareket ettirerek elektrik üretir. En önemlisi ise bu sürecin sera gazı emisyonuna neden olmamasıdır.
Her ne kadar yaygın olarak kullanılsa da, uranyum birçok santral reaktörü için ideal değildir.
Dünyada çıkarılan uranyumun %99.2'si Uranyum-238 iken, neredeyse kalanının tamamı ise Uranyum-235'tir. Uranyum-235, çekirdeksel zincirleme tepkime oluşturmada çok iyi olduğundan dengeli ve sürekli reaksiyonlar gerçekleştirmeyi mümkün kılar. Ancak yakıt çubuğunda yeterince izotop bulunması gerekir. Buna kritik kütle denir ve zenginleştirilmiş uranyumda %3 ile %5 arasında bulunur.
Zenginleştirme sürecinden tamamlandıktan sonra geriye, Uranyum-235 içeren seyreltilmiş (zayıflatılmış) uranyum kalır.
Bu uranyum türü, radyoaktif malzemelerin taşınmasında, endüstriyel radyografi ekipmanlarında ve zırh kaplamalarıyla zırh delen cephane yapımında kullanılır. Savaşlarda yaygın olarak kullanımı, uzun vadede insan sağlığı üzerindeki olası etkilerinden ötürü endişe duyulmasına sebep olmuştur.
Keşfet ile ziyaret ettiğin tüm kategorileri tek akışta gör!
Test
Gündem
Magazin
Video
Bu içeriklere de göz atabilirsiniz. 👇
Yorum Yazın
Yukarıda "1 kilograma Uranyum-235'in fisyon işleminden geçmesiyle, 1,5 kilogram kömürün yakılmasıyla elde edilene eş bir enerji elde edilir." Yazmış. Sayın e... Devamını Gör
Uyarınız için teşekkür ederim. Düzeltildi.