NÜKLEER FİSYON Doç. Dr. Turan OLĞAR

Benzer belgeler
FİSYON. Ağır çekirdekler nötronla bombardıman edildiklerinde bölünürler.

FİZ314 Fizikte Güncel Konular

NÜKLEER REAKSİYONLAR II

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

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

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

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

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü

Nötronlar kinetik enerjilerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar

ESM 309-Nükleer Mühendislik

Alfa Bozunumu Alfa bozunumu

Büyük Patlama ve Evrenin Oluşumu. Test 1 in Çözümleri

Hayat Kurtaran Radyasyon

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

3- KİMYASAL ELEMENTLER VE FONKSİYONLARI

2.3 Asimptotik Devler Kolu

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

RÖNTGEN FİZİĞİ X-Işını oluşumu. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

Tipik bir yayınlayıcısı olan 232 U (72 y) da, yayınlanan çeşitli

BÖLÜM 4: NÜKLEER DÜZEY SPEKTRUMU ve ÇEKİRDEK OLUŞUMLARI

ALFA BOZUNUMU MEHMET YÜKSEL ÇÜ FBE FİZİK ABD ADANA-2010

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

ATOM BİLGİSİ Atom Modelleri

RADYASYON FİZİĞİ 1. Prof. Dr. Kıvanç Kamburoğlu

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

DERS ÖĞRETİM PLANI. (Bölümden Bağımsız hazırlanmıştır

görülmüştür. Bu sırada sabit nükleer yoğunluk (ρ) hipotezide doğrulanmış olup ραa olarak belirtilmiştir.

ESM 309-Nükleer Mühendislik

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

ATOMUN YAPISI ATOMUN ÖZELLİKLERİ

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

1) İzotop, izoton ve izobar niceliklerini tanımlayarak örnekler

A NEW SIMPLE APPROACH FOR ENTROPY AND CARNOT THEOREM

Radyoaktif Çekirdekler

4 ve 2 enerji seviyelerinin oranından 3.33 değeri bulunur, bu da çekirdeğin içi hakkında bllgi verir.

Gamma Bozunumu

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

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

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

ATOM NEDİR? -Atom elementin özelliğini taşıyan en küçük parçasına denir. Her canlı-cansız madde atomdan oluşmuştur.

6.HAFTA BÖLÜM 3: ÇEKİRDEK KUVVETLERİ VE ÇEKİRDEK MODELLERİ

ESM 309-Nükleer Mühendislik

FİZ444 RADYASYON FİZİĞİ DERS NOTLARI

Radyoaktivite - Büyük Patlama ve Evrenin Oluşumu

Yıldızlara gidemeyiz; sadece onlardan gelen ışınımı teleskopların yardımıyla gözleyebilir ve çözümleyebiliriz.

ATOMUN YAPISI VE PERIYODIK CETVEL

TAEK Proton Hızlandırıcı Tesisi (PHT) (E<30 MeV için) SAĞLIK, MÜHENDİSLİK VE NÜKLEER UYGULAMALARI

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

RADYONÜKLİTLERİN KİMYASI VE ANALİZİ

FİZ314 Fizikte Güncel Konular

Doz Birimleri. SI birim sisteminde doz birimi Gray dir.

BİYOLOJİK MOLEKÜLLERDEKİ

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

BAKIR ATOMUNDA K,L,M ZARFLARI

Atomlar ve Moleküller

FİZ406 NÜKLEER FİZİK DERS NOTLARI. Hazırlayan:

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

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

DEMOCRİTUS. Atom hakkında ilk görüş M.Ö. 400 lü yıllarda Yunanlı filozof Democritus tarafından ortaya konmuştur.

Atomik Çekirdek ve Radyoaktivite. Test 1 in Çözümleri

Ankara Üniversitesi, Nükleer Bilimler Enstitüsü ALFA IŞINLARI

SİSMİK PROSPEKSİYON DERS-1 (GİRİŞ) DOÇ.DR. HÜSEYİN TUR

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

ANKARA ÜNİVERVERSİTESİ FEN BİLİMERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ STOKASTİK YARI KLASİK MODEL İLE ÇEKİRDEK KAYNAŞMA REAKSİYONLARININ İNCELENMESİ

RÖNTGEN FİZİĞİ 6. X-Işınlarının madde ile etkileşimi. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

6- RADYASYON KAYNAKLARI VE DOZU

Bohr Atom Modeli. ( I eylemsizlik momen ) Her iki tarafı mv ye bölelim.

NÖTRON RADYASYONU ZIRHLAMA MALZEMESİ OLARAK POLYESTER MATRİSLİ VERMİKÜLİT TAKVİYELİ NUMUNE HAZIRLANMASI VE ZIRHLAMA KABİLİYETİNİN ARAŞTIRILMASI

ÜNİTE 13. Radyoaktivite. Amaçlar. İçindekiler. Öneriler

, bu vektörün uzay ekseni üzerindeki izdüşümüdür. Bunlar şu değerlere sahiptir:

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

STANDART MODEL VE ÖTESİ. : Özge Biltekin

HIZLANDIRICI FİZİĞİ. Doğru Akım Hızlandırıcıları. Semra DEMİRÇALI Fen Bilimleri Öğretmeni DENİZLİ (TTP-7 Katılımcısı) 05/03/2018

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

4- RADYOAKTİF ELEMENTLER VE ÖZELLİKLERİ

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

FİZK Ders 5. Elektrik Alanları. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.

ENERJİ DEPOLAMA YÖNTEMLERİ BEYZA BAYRAKÇI ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

CANLILARIN KİMYASAL İÇERİĞİ

ÇALIŞMA YAPRAĞI (KONU ANLATIMI)

ATOM ve İZOTOPLAR. Prof. Dr. Arif Altıntaş.

Bölüm 2: Atomik Yapı & Atomarası Bağlar

Jeodezi

RADYOAKTİVİTE Radyoaktivite (Radyoaktiflik / Işınetkinlik)

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

3.3. ÇEKİRDEK MODELLERİ

Malzemelerin Atom Yapısı

Yıldızların Yapısı ve Evrimi. Nükleer Tepkimeler

ÇEKİRDEK KİMYASI. Kimya Ders Notu

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

MODERN FİZİK MODERN FİZİK X Işınları Maddelerin Yapısını Tanımada X Işınlarının Kullanımı Kristal Yapılar...

Kimyafull Gülçin Hoca

232 Th, 235 U, 238 U ve 239 Pu HEDEF

Theory Tajik (Tajikistan)

NORMAL ÖĞRETİM DERS PROGRAMI

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Transkript:

Doç. Dr. Turan OLĞAR Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Fizik Mühendisliği Bölümü

Birçok çekirdek nötron yakalama ile β - yayınlayarak bozunuma uğrar. Bu bozunum sonucu nötron protona dönüşür ve bu şekilde çekirdek nötron fazlalığını dengeler. 1939 da Meitner ve Frisch, uranyumun nötron yakalaması ile oldukça kararsız hale geldiğini ve yakın büyüklükte iki parçaya bölündüğünü veya fisyona uğradığını ileri sürdüler. Fisyon ağır çekirdeklerdeki çekirdek kuvveti ile kuvvetinin çekiştiği bölgede gerçekleşir. Coulomb

Protonlar arasındaki Coulomb itme kuvveti (dolaylı olarak itme enerjisi) Z 2 ile orantılıdır. Çekirdeğin bağlanma enerjisi ise A ile orantılı bir şekilde artar. Fisyon doğal bozunma sonucu yada nötron, foton gibi düşük enerjili parçacığın soğurulması sonucunda da gerçekleşebilir. Nötron ile oluşan fisyon sonucu, iki ağır fisyon ürününe ek olarak birkaç nötron çıkar. Bu çıkan nötronlar yeni fisyon olaylarına neden olarak sürecin fisyon zincir reaksiyonu şeklinde devam etmesini sağlar.

Kenneth Krane Introductory Nuclear Physics, Şekil 3.16 ya göre uranyum bölgesindeki çekirdekler için nükleon başına bağlanma enerjisi 7.6 MeV civarındadır. 238 U, A=119 olacak şekilde eşit ağırlıkta iki çekirdeğe bölünecek olursa bu çekirdekler için nükleon başına bağlanma enerjisi yaklaşık 8.5 MeV dir. Böyle bir bölünme sonucu yaklaşık olarak 214 MeV lik enerji açığa çıkar. Fisyon parçalanma modu olasılığı, diğer bozunma modu olasılıkları ile yarış halindedir.

238 U için α-bozunma modu t 1/2 = 4,5x10 9 yıl, Fisyon modu için kısmi yarı ömür 10 16 yıldır. 238 U birbirine eşit iki parçaya bölünecek olursa R 1 +R 2 =1,25 (119) 1/3 = 6,1 fm

Coulomb Engeli, 1 z1z2e V 4 R 0 2 46 1, 44 MeV.fm 250 MeV 12,2 fm 2

Eğer fisyon sonucu eşit ağırlıkta iki ürün çekirdek çıkmasaydı, kütle ve atom numaraları oranı 2:1 oranında olacak şekilde fisyon ürünü açığa çıksaydı Coulomb engeli enerjisi 221 MeV olacaktır. Bazı çekirdekler için fisyon sonucu açığa çıkan enerji Coulomb engelinin enerjisine eşit yada hemen altında olabilir. Bu çekirdeklere kendiliğinden fisyon yapabilen çekirdekler denir. Bazı çekirdekler içinse açığa çıkan enerji kendiliğinden fisyon gözlenemeyecek kadar engelin altında olabilir. Fakat bu tür çekirdekler düşük enerjili nötron yada fotonlar yardımıyla küçük miktarda enerji soğurduklarında indüklenmiş fisyon meydana gelir.

Bazı çekirdeklerde indüklenmiş fisyon için termal nötron enerjileri yeterli olurken bazılarında ise hızlı nötronlara gerek kalabilir. Fisyon engelinin taban durumu üzerindeki yüksekliğine aktivasyon enerjisi denir. Başlangıçta küresel olan çekirdeğe, hacim sabit kalacak şekilde dereceli olarak bir germe uygulandığını varsayalım.

Yarı ampirik kütle formülündeki Coulomb ve yüzey terimleri germe altında değişir. Gerilmiş bir çekirdek dönel elipsoit ile temsil edilir. Elipsoitin R yarıçaplı bir küreden sapması bir ε distorsyon parametresi cinsinden ifade edilebilir. a R 1 b R 1 1/ 2 Burada a elipsoidin büyük yarıekseninin, b de küçük yarıekseninin uzunluğudur. ε elipsin eksantrisitesidir. β deformasyon parametresi eksantrisiteye

5/ 4 formülü ile bağlıdır. Gerilen küre elipsoid şeklini alınca yüzey enerji terimi 2 2 S 4 R (1...) denklemine göre artar. Coulomb enerji terimi ise 1 5 2 5 2 (1...) çarpanı ile düzeltilir.

Aynı hacime sahip küresel çekirdek ile elipsoid arasındaki enerji farkı E B B 0 2 1 a A 1... a Z A 1... a A a Z A 5 5 2 / 3 2 2 1/ 3 2 2 / 3 2 1/ 3 y c y c 2 1 a ya a Z A 5 5 2 / 3 2 1/ 3 2 c İkinci terim, birinci terimden büyük olduğu sürece sonuç pozitif çıkar ve enerji kazanıldığı anlamına gelir. Gerilmeye karşı çekirdek kararsızdır ve fisyona uğrar

Kendiliğinden fisyon şartı 1 2 a cz A a A 5 5 2 1/ 3 2 / 3 y a y = 16,8 MeV ve a c = 0,72 MeV değerleri yukarıdaki ifadede kullanılırsa 2 Z 47 A sonucu elde edilir. Z 2 /A nın en büyük değeri, kendiliğinden fisyon ömrünün en küçük değerine karşılık gelir.

Kendiliğinden fisyon yarı ömürlerinin fit edilmesi 2 Z A 47 değeri için yaklaşık 10-20 s verir.

FİSYONUN KARAKTERİSTİKLERİ Fisyon Ürünlerinin Kütle Dağılımı 235 93 141 U n Rb Cs 2n fisyon reaksiyonu termal enerjili gelen nötronlarla mümkündür. İki fisyon ürününün kütlelerinin eşit olma olasılığı A 1 A 2, en yüksek olasılığa sahip A 1 95, A 2 140 bölünmeye göre 600 kat daha azdır.

FİSYONUN KARAKTERİSTİKLERİ Yayınlanan Nötronların Sayısı En kararlı çekirdekler için Z/A=0,41 iken, 95 37 Rb58 ve 140 55Cs85 fisyon ürünleri için bu oran Z/A =0,39 dır. Bu tür fisyon ürünleri nötron fazlalığını, fisyon sırasında (10-16 s içinde) bir yada birkaçını yayınlıyarak azaltırlar. Bu nötronlara ani nötronlar denir. Termal nötronlarla oluşturulan fisyonda, deneysel olarak gözlenen ani nötron (ν) sayısı, 233 U için 2,48 ; 235 U için 2,42 ; ve 239 Pu için 2,86

FİSYONUN KARAKTERİSTİKLERİ Yayınlanan Nötronların Sayısı Fisyonda ani nötronlara ek olarak genellikle gecikmiş nötronlar da yayınlanır ve bu nötronlar fisyon ürünlerinin β bozunumundan sonra yayınlanır. 93 Rb ün, 6s lik β bozunumundan sonra 93 Sr yüksek bir uyarılmış durumda kalır. γ bozunmasıyla yarışan nötron yayınlanabilir. Nötron yayınlanması dallanma oranı % 1,4 tür. Gecikmiş nötronlar nükleer reaktörlerin kontrolünde oynar. temel bir rol

FİSYONUN KARAKTERİSTİKLERİ Radyoaktif Bozunma Reaksiyonları Fisyon ürünleri başlangıçta çok radyoaktif olduklarından birçok β ve γ radyasyonu yayınlayarak kararlı izobarlara doğru bozunurlar. Rb Sr Y Zr Nb 93 6s 93 7dak 93 10saat 93 10 yıl 93 6 Cs Ba La Ce Pr 141 25s 141 18dak 141 4saat 141 33gün 141

FİSYONUN KARAKTERİSTİKLERİ Fisyon Tesir Kesitleri Fisyonda ortaya çıkan MeV mertebesindeki nötronları, yeni fisyon olayları meydana getirmek için kullanmak istersek tesir kesitini arttırmak amacıyla nötronları önce termal enerjiye yavaşlatmamız gerekir. 238 U için, termal bölgenin tamamında fisyon yoktur (Bknz: Şekil 13.9 Nükleer Fizik II. Cilt (Kenneth S. Krane))