Fisyon,Füzyon, Nükleer Güç Santralleri ve Radyasyon. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ A.Ü. Nükleer Bilimler Enstitüsü

Benzer belgeler
Nötronlar kinetik enerjilerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar

3- KİMYASAL ELEMENTLER VE FONKSİYONLARI

Radyoaktif elementin tek başına bulunması, bileşik içinde bulunması, katı, sıvı, gaz, iyon halinde bulunması radyoaktif özelliğini etkilemez.

NÜKLEER FİSYON Doç. Dr. Turan OLĞAR

FİZ314 Fizikte Güncel Konular

Hayat Kurtaran Radyasyon

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ

KİM-117 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

FİSYON. Ağır çekirdekler nötronla bombardıman edildiklerinde bölünürler.

1. Hafta. İzotop : Proton sayısı aynı nötron sayısı farklı olan çekirdeklere izotop denir. ÖRNEK = oksijenin izotoplarıdır.

BÖLÜM 3: (6,67x10 Nm kg )(1,67x10 kg)»10 36 F (9x10 Nm C )(1,6x10 C) NÜKLEONLAR ARASI KUVVET- NÜKLEER KUVVET

Büyük Patlama ve Evrenin Oluşumu. Test 1 in Çözümleri

Atomlar ve Moleküller

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel kavramlar Atomsal yapı

Yıldızların: Farklı renkleri vardır. Bu, onların farklı sıcaklıklarda olduklarını gösterir. Daha sıcak yıldızlar, ömürlerini daha hızlı tüketirler.

ESM 309-Nükleer Mühendislik

9- RADYASYONUN ETKİ MEKANİZMALARI 9.1- RADYASYONUN İNDİREKT (DOLAYLI) ETKİSİ

Güneş in Kimlik Kartı: Doğum Yeri: Evren Annesi: Büyük Patlama (Big Bang) Kütlesi: 1,99 x kg Yarıçapı: 6.96x10 8 m Yaşı: 4.5 x 10 9 yıl Açısal

ATOM ve İZOTOPlar RADYOAKTİVİTE ve RADYASYON. Prof. Dr. Arif Altıntaş

RADYOAKTİFLİK. Bu çalışmalar sonucunda radyoaktif olarak adlandırılan atomların yüksek enerjili tanecikler ve ışınlar yaydıkları belirlenmiştir.

Kaynak: Forum Media Yayıncılık; İş Sağlığı ve Güvenliği için Eğitim Seti

ATOM ve İZOTOPLAR. Prof. Dr. Arif Altıntaş.

NÜKLEER REAKSİYONLAR II

ESM 309-Nükleer Mühendislik

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü

Element atomlarının atom ve kütle numaraları element sembolleri üzerinde gösterilebilir. Element atom numarası sembolün sol alt köşesine yazılır.

NÜKLEER TEHLİKE HAZIRLAYAN :ABDULKADİR PAZAR MURAT AYDIN

ESM 309-Nükleer Mühendislik

Burada Q=200 MeV kadar bir enerjidir. (1 MeV=1.6x10-13 Joule)

BİYOLOJİK MOLEKÜLLERDEKİ

NÜKLEER ENERJİ. Doç.Dr.M.Azmi AKTACİR. Harran Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü 2018-ŞANLIURFA. Bu sunu ders notu olarak hazırlanmıştır.

RADYOAKTİVİTE Radyoaktivite (Radyoaktiflik / Işınetkinlik)

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ ATOM

ÇEKİRDEK TEMEL DÜZEY ÖZELLİKLERİ ve ÇEKİRDEK ŞEKİLLERİ ve YOĞUNLUKLARI Çekirdeklerin çok küçük boyutlarına rağmen onların şekilleri ve

CANLILARIN KİMYASAL İÇERİĞİ

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü

6- RADYASYON KAYNAKLARI VE DOZU

ATOMUN YAPISI ATOMUN ÖZELLİKLERİ

2.ÜNİTE:ATOM VE PERİYODİK SİSTEM ATOM ALTI TANECİKLER

TERMONÜKLEER ENERJİ HAZIRLAYAN: SEBĞETULLAH YILMAZ

RADYONÜKLİTLERİN KİMYASI VE ANALİZİ

RADYASYON FİZİĞİ 1. Prof. Dr. Kıvanç Kamburoğlu

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

radyasyonlar olmak üzere iki sınıfta toplayabiliriz. İyonlaştırıcı radyasyonlar; kozmik radyasyonlar yada kozmik ışınları (uzaydan gelen X ve gama

Morötesi ışınlar (ultraviole ışınlar); güneş ışını içerisinde bulunduğu gibi yapay olarak da meydana getirilir ve x-ışınlarına göre dalga boyları

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Radyoaktivitenin Canlılar Üzerindeki Etkisi

2.3 Asimptotik Devler Kolu

Radyoaktiflik ve Nükleer Enerji

İÇİNDEKİLER -BÖLÜM / 1- -BÖLÜM / 2- -BÖLÜM / 3- GİRİŞ... 1 ÖZEL GÖRELİLİK KUANTUM FİZİĞİ ÖNSÖZ... iii ŞEKİLLERİN LİSTESİ...

DERS ÖĞRETİM PLANI. (Bölümden Bağımsız hazırlanmıştır

Serüveni 2.ÜNİTE:ATOM VE PERİYODİK SİSTEM ATOMUN BÖLÜNEBİLİRLİĞİ ATOM ALTI TANECİKLER

ATOM BİLGİSİ Atom Modelleri

ATOM BİLGİSİ I ÖRNEK 1

ÜNİTE 13. Radyoaktivite. Amaçlar. İçindekiler. Öneriler

Nükleer Enerji Üretim Teknolojilerinin Dünyadaki Gelecegi vetürkiye. Mehmet Tombakoglu Ph.D Nükleer Mühendislik Hacettepe Üniversitesi

EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI 12 SINIF FİZİK DERSİ DESTEKLEME VE YETİŞTİRME KURSU KAZANIMLARI VE TESTLERİ

ÇEKİRDEK KİMYASI. Kimya Ders Notu

Bölüm 2: Atomik Yapı & Atomarası Bağlar

FİZ406 NÜKLEER FİZİK DERS NOTLARI. Hazırlayan:

FİZ444 RADYASYON FİZİĞİ DERS NOTLARI

İçerik. Temel Atom ve Çekirdek Yapısı RADYASYON TEMEL KAVRAMLAR. Çekirdek. Nötronlar (yüksüz) Elektronlar (-1)

MADDE NEDİR? Çevremize baktığımızda gördüğümüz her şey örneğin, dağlar, denizler, ağaçlar, bitkiler, hayvanlar ve hava birer maddedir.

Nükleer Reaktörler. Özgür AYTAN

Bölüm 4 Nükleer Fiziğin Uygulamaları. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Yrd. Doç. Dr. H. Hasan YOLCU. hasanyolcu.wordpress.com

ENERJİ DEPOLAMA YÖNTEMLERİ BEYZA BAYRAKÇI ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

Radyoaktivite - Büyük Patlama ve Evrenin Oluşumu

SUNUM KONUSU : GAMA IŞINLARI SUNUMU HAZIRLAYAN : KEMAL AKKUŞ NUMARASI : KONU BAŞLIKLARI

ENERJİ PLANLAMASI. Ülkeler enerji planlamalarını yaparlarken pek çok unsuru göz önünde bulundurmaları gereklidir.

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

NÖTRON ÜRETEÇLERİ YÜKSEK ENERJİ FİZİĞİNE GİRİŞ MBN 315

T. C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ GAZİ EĞİTİM FAKÜLTESİ FİZİK EĞİTİMİ A. B. D. PROJE ÖDEVİ

ATOMİK YAPI VE ATOMLAR ARASI BAĞLAR. Aytekin Hitit

GENEL BAKIŞ. Petrol ve Doğal Gaz Üretimi 2004 Senaryosu. Fosil Yakıt Rezervleri: Ekonomik olarak Kullanılabilir Kaynaklar Bilinen Tüm Kaynaklar

4- RADYOAKTİF ELEMENTLER VE ÖZELLİKLERİ

Radyasyon, Radyoaktivite, Doz, Birimler ve Tanımlar. Dr. Halil DEMİREL

X IŞINLARININ ELDE EDİLİŞİ

Ankara Üniversitesi, Nükleer Bilimler Enstitüsü ALFA IŞINLARI

Yeni bir radyoterapi yöntemi: Hadron terapi

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

Soygazların bileşik oluşturamamasının sebebi bütün orbitallerinin dolu olmasındandır.

CERN VE HİGGS HİGGS PARÇACIĞI NEDİR? Tuba KÖYLÜ Bilişim Teknolojileri Öğretmeni Şanlıurfa İl Milli Eğitim Müdürlüğü 27 Haziran 2017

ÇALIŞMA YAPRAĞI (KONU ANLATIMI)

Gazların radyasyon kimyası

, (Compton Saçılması) e e, (Çift Yokoluşu) OMÜ_FEN

RADYASYON ve RADYASYONDAN KORUNMA. Cansu Akbay Biyomedikal Yük. Mühendisi Elektrik Mühendisleri Odası Ankara Şubesi

Serbest radikallerin etkileri ve oluşum mekanizmaları

Nötr (yüksüz) bir için, çekirdekte kaç proton varsa çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde de o kadar elektron dolaşır.

BAKIR ATOMUNDA K,L,M ZARFLARI


ATOM ATOMUN YAPISI 7. S I N I F S U N U M U. Elementlerin tüm özelliğini gösteren en küçük parçasına atom denir.

=iki cisim+üç cisim+dört cisim+ +N cisim etkileşmelerinin tümü

ALARA RGD RKS SINAVI ÇALIŞMA SORULARI

NORMAL ÖĞRETİM DERS PROGRAMI

Çekirdek tepkimesi olarak da bilinen bu tepkimenin sonucunda çok büyük miktarda enerji açığa çıkar.

Radyasyon Ölçüm Cihazları

Transkript:

Fisyon,Füzyon, Nükleer Güç Santralleri ve Radyasyon Prof. Dr. Niyazi MERİÇ A.Ü. Nükleer Bilimler Enstitüsü

Fisyon Otto Hahn ve Fritz Strassmann 1939 yılında 235 U i bir n ile bombardıman edilmesiyle ilk fisyon reaksiyonunu gördüler. Ağır çekirdek iki hafif çekirdeğe bölünüyor ve enerji açığa çıkıyor 235 U+n ( 236 U)* f 1 *+f 2 *+n (n=2,5) Kütle Numarası (A), 72 160 arası 88 temel fisyon ürünü oluşabilir ve zincirleme reaksiyonlar sonucu 1200 den fazla farklı fisyon ürünü meydana gelebilir. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 2

Fisyon - Örnek Yavaş nötronla 235 U bombardımanı. 235 U+n ( 236 U)* f 1 *+f 2 *+n (n=2,5) 235 U+n ( 236 U)* 95 Mo 42 + 139 La 57 + 2n + 7 _ + Q Fisyon Öncesi Kütleler Fisyon Başına açığa çıkan Enerji (236.052588u - 235.837331u) *931.5 MeV/u = 0.21526u* *931.5 MeV/u = 200.5 MeV Fisyon Sonrası Kütleler 235 U 235.043923u 95 Mo 42 94.905841u 1 n 1.008665u 139 La 57 138.906348u 2n 2.017330u 7 _ 0.003840u Toplam 236.052588u Toplam 235.837331u Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 3

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 4 Coulomb itme gücü ile parçalanır. Çekirdek neden bölünür? Nükleon bağlanma enerjisi: (A=238) E b =7,6 MeV ve (A=119) E b =8.5 MeV dir. Daha sıkı bağlı sistemde enerji açığa çıkar. 238x7.6 = 1809 MeV ( 238 U) 2x119x8.5= 2023 MeV (2 adet 119 Pd) Q=214 MeV ( 2023 1809 = 214 )

Başlangıçta fisyon ürünleri radyoaktif olduklarından veya yayınlayarak kararlı izobarlara bozunurlar. 141 Cs 141 Ba 141 La 141 Ce 141 Pr ( 25s 18dk 4h 33gün) Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 5

Z 92 olan ağır çekirdeklerde anlık bölünme olur. Ağır çekirdeklerde anlık bölünme bir nötron reaksiyonu ile de olur. 235 U+n 236 U* 93 Rb+ 141 Cs +2n 235 U+n 236 U* X+Y+ n; >1 k = sonraki üretimdeki nötronlar ilk üretimdeki nötronlar k = > 1 zincir reaksiyonu devam eder Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 6

Fisyon özelikleri: İki fisyon ürünün kütlesi oranı simetriktir. Yayımlanan nötronların sayısı: Deneysel olarak gözlenen: 233 U için n=2,48 235 U için n=2,42 239 Pu için n=2,86 dır. Fisyon enerjisi: Termik bir enerjiye sahip bir nötron (yavaş nötron), E k =0,0253 ev ve T=293 K ne sahip olduğunda bir fisyona yol açar. 235 U+n 236 U* Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 7

236 U* Uyarılma enerjisi E uy = [m( 236 U*)-m( 236 U)]c 2 M( 236 U*)=m( 235 U)+m n =236,052589 u E*=(236,052589u-236.045563u)931.502 MeV/u E*=6,5 MeV 238 U+n 239 U* E*=4,8 MeV Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 8

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 9

füzyon Eğer yukardaki reaksiyonların tersi olursa, bunu da çekirdek füzyonu diyoruz. Yani hafif iki çekirdek yeni ağır bir çekirdek oluşturur. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 10

İki hafif çekirdeğin nükleer reaksiyon sonucu ağır bir çekirdek oluşturmasına füzyon denir. Örneğin bir 40 Ca oluşturmak için iki 20 Ne gereklidir. E c =21.2 MeV, Q=20.7 MeV dır. Reaksiyon gözlemlemek için E c yi aşmak gerekir. Ya hızlandırıcıyla ya da termonükleer füzyon elde etmek için 20 Ne gazını ısıtmak gerekli. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 11

Temel füzyon reaksiyonları: En temel reaksiyon: p+p 2 He ( 2 He kararsızdır) Güneşteki reaksiyon: 2 H + 2 H 4 He + ; Q=23.8 MeV Gerçekleşmesi mümkün olan reaksiyonlar: 2 H + 2 H 3 He+n; Q=3.3 MeV 2 H + 2 H 3 H+p; Q=4.0 MeV D-D (döteryum- döteryum) reaksiyonu denir. 2 H + 3 H 4 He+n Q= 17.6 MeV (D-T reaksiyonu) Burada n=14.1 MeV enerjiye sahip (nötron kaynağı) Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 12

Güneş Füzyonu: Güneş termonükleer bir reaktördür (10 9 yıl). Hidrojen 4 He dönüşüyor. Evrende hidrojen bol bulunur (%90) ve %1 4 He. 1 H + 1 H 2 H+e + + Q=1.44 MeV 2 H + 1 H 3 He+ Q=5.49 MeV olması mümkün. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 13

3 He, p ile reaksiyona girmez. 3 He in d ile reaksiyonu da olası değildir. (d çabucak 3 He dönüşür.) 3 He+ 3 He 4 He+2 1 H+ ; Q=12.86 MeV Proton-proton reaksiyonu 4 1 H 4 He+2e + +2 net olarak 4 1 H 4 He ve Q=26.7 MeV Nötrino ( ) direkt bize ulaşır. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 14

Her füzyon reaksiyonunda 25 MeV enerji üretilir. Saniyede 4x10 38 p tüketilir. 10 38 reaksiyon gerçekleşir. Güneş in yakıtı 10 10 yıl devam edecek yeterliliktedir. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 15

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 16

NÜKLEER SİLAH Nükleer enerjinin, büyük miktarlarda ve ani denilebilecek kısa sürelerde, kontrolsüz şekilde üretimine dayalıdır. Nükleer enerji: Çekirdek parçalanması (fizyon) Çekirdek birleşmesi (füzyon) Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 17

BAĞLANMA ENERJİSİ Atom Nötron,Proton,Elektron Çekirdek m Nötron Proton Elektron E = mc 2 E : enerji, m : kütle, c : ışığın hızı Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 18

NÜKLEER FİSYON Nötron Fizyon Ürünü Nötron Nötron Hedef Çekirdek Fizyon Ürünü Nötron Her Fisyonda ortaya çıkan enerji 165 MeV 7 MeV 6 MeV 7 MeV 6 MeV 9 MeV 200 MeV ~ Fisyon ürünlerinin kinetik enerjisi ~ gamma ışınları ~ nötronların kinetik enerjisi ~ Fisyon ürünlerinden gelen enerji ~ Fisyon ürünlerinin gama enerjisi ~ Fisyon ürünlerinden çıkan antinötrinoların enerjisi Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 19

ZİNCİR REAKSİYON Nötron k = 200 Mev sonraki üretimdeki nötronlar ilk üretimdeki nötronlar k = > 1 zincir reaksiyonu devam eder Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 20

KRITİK KÜTLE Nötronların nükleer patlayıcı içinden kaçmadan fizyon yapıncaya kadar dolaşmaya elverişli ve içerisinde başlatılan fizyon reaksiyonun kendi kendine sürdürebileceği minimum nükleer patlayıcı kütlesine kritik kütle denir. Madde Kritik Kütle (kg) Ortalama Serbest Yol (cm) U 233 16 10.9 U 235 52 16.5 Pu 239 10 12.7 Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 21

NÜKLEER FÜZYON Trityum Helyum Füzyon Döteryum 17.6 Mev Nötron Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 22

NÖTRONLAR Gama ışını Beta Parçacığı Hedef Çekirdek Gelen Nötron Çekirdek Ürün Çekirdek Birleşik Çekirdek Gecikmiş Gama ışını Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 23

KİRLİ BOMBA + = Kirli Bomba Alfa, Beta Gama Improvised explosive device Federal Bureau of Investigation image Radioactive material storage drum Department of Energy image Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 24

KİRLİ BOMBA MALZEMELERİ 1. Derecede Tercih Edilen: Kobalt-60, Stronsiyum-90, Sezyum- 137, Iridyum-192 and Amerikyum-241 2. Derecede Tercih Edilen: Fosfor-32 and Radyum-226 Elde edildiği yerler: Askeri, Tıp, Endüstri, Üniversite veya araştırma Merkezleri Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 25

Alfa Parçacığı Plütonyum-239 alfa parçacığı vererek aşağıdaki gibi bozunuyor yıl Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 26

Beta Parçacığı Trityumun Beta Bozunması yıl Trityum Beta Parçacığı Antinötrino Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 27

Alfa veya Beta parçacıklarının madde ile etkileşmesi a) Uyarma b) İyonlama Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 28

Gama ışınlarının madde ile etkileşmesi a) Fotoelektrik olay b) Compton olayı Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 29 c) Çift Oluşum

GİRİCİLİK MESAFESİ Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 30

Radyasyonun Dolaylı Etkisi Fiziksel Olay: Radyasyonun enerjisini hücrenin atom ve moleküllerine aktararak iyonlaşma veya uyarmanın meydana gelmesi olayıdır. İyonlayıcı Radyasyon + H 2 O H 2 O + + e - Meydana gelen elektronlar su molekülleri ile birleşir ve H 2 O - iyonunu oluşturur. H 2 O + e - H 2 O - Fiziko-Kimyasal Olay: Fiziksel olayda ortaya çıkan birincil ürünlerin, hücre içersinde ikincil ürün olan serbest radikallerin ortaya çıkmasına sebeb olması olayıdır. Kimyasal olarak çok reaktif olan bu serbest radikaller hücrenin moleküllerinde parçalanmalara yol açar. H 2 O + H + + OH H 2 O - H + OH - Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 31

Kimyasal Olay: Fiziko-kimyasal olayda ortaya çıkan serbest radikallerin hem kendi aralarında hemde hücrenin daha evvel etkileşmeye girmemiş molekülleri arasında kimyasal reaksiyonlara yol açarak biyomoleküler bozukluklara yol açması olayıdır. H + H H 2 H + OH H 2 O OH + OH H 2 O 2 Biyolojik Olay: Organizmada radyasyon etkisiyle oluşan olaylar sonuçta biyolojik hasarın ortaya çıkmasına yol açar. Bu biyolojik hasar, hücrenin organizmadaki önemine ve hasarın niteliğine göre çok az veya öldürücü olabilir. ( BH: Biyolojik molekül ) BH + H B + H 2 BH + OH B + H 2 O Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 32

Radyasyonun Direkt Etkisi Radyasyon, enerjisini doğrudan Biyolojik hedefe verebilir yani hedef molekülle doğrudan etkileşmeye girebilir ve enerjisini doğrudan DNA veya enzim gibi biyolojik moleküllere aktararak, bunlarda hasar meydana getirebilir. Bu etkiye radyasyonun Direkt Etkisi denilir. Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 33

HİROŞİMA VE NAGAZAKİ DE YARALANMA VE ÖLÜMLER TANIM İNSAN SAYISI TOPLAM YARALANMA YÜZDESİ HİROŞİMA TOPLAM ÖLÜM YÜZDESİ Toplam yaralı sayısı 136.000 100.0 - İlk gün ölenler 45.000 33.1 70.3 İlk günden sonra ölenler 19.000 14.0 29.7 İlk dört ay içinde ölenler 64.000 47.1 100.0 İlk gün yaşayan yaralılar 91.000 66.9 - Kurtulan yaralılar 72.000 52.9 NAGAZAKİ Toplam yaralı sayısı 64.000 100.0 - İlk gün ölenler 22.000 34.4 56.4 İlk günden sonra ölenler 17.000 26.5 43.6 İlk dört ay içinde ölenler 39.000 60.9 100.0 İlk gün yaşayan yaralılar 42.000 65.6 - Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 34 Kurtulan yaralılar 25.000 39.1 -