YILDIRIMDAN KORUNMA YÖNTEMLERİ



Benzer belgeler
E.S.E (Erken Akış Uyarımlı) Paratonerler

20. ÜNİTE PARATONER TESİSATLARI

darbesinin yapabileceği etkiler oldukça yıkıcı olabilir. Yıldırımın bu etkilerini genel olarak aşağıdaki başlıklarla incelenebilir.

İzolatör başlıca beş kısımdan oluşur: Gövde: İletkenin ve mesnet demirinin tutturulduğu kısımdır. Tutturma yuvası: İzolatör demirinin izolatöre

Kapak ONAY PARATONER. Onay Plus Aktif Paratoner Ünitesi

YILDIRIMDAN KORUNMA ve METODLARI. Konuşmacı : Elektrik Elektronik Mühendisi Ercüment ÇETİNER

DOĞRU AKIM DEVRE ANALİZİ Ö. ŞENYURT - R. AKDAĞ ÜÇÜNCÜ BÖLÜM: OHM KANUNU, İŞ, ENERJİ VE GÜÇ

Sensörler Öğr. Gör. Erhan CEMÜNAL Thomas Alva Edison

YILDIRIMDAN KORUNMA VE TOPRAKLAMA SEMİNERİ ERKOÇ MÜHENDİSLİK

SU, HALDEN HALE GİRER

<<<< Geri ELEKTRİK AKIMI

YILDIRIMDAN KORUNMA. Franklin çubuğu ( Yakalama Ucu ) ile korunma Faraday Kafes sistemi ile korunma Gerili tellerle ( Gergi Hat Tekniği ) korunma

ISININ YAYILMA YOLLARI

Proton p (+) Yüklü Elektron e ( ) Yüklü Nötron n (0) Yüksüz

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

Yakalama ucu sistemlerinin montajı ve bu montajda kullanılacak malzeme tercihi TS EN e uygun yapılmalıdır.

AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA

CİSİMLERİN ELEKTRİKLENMESİ VE ELEKTRİKLENME ÇEŞİTLERİ

Malzemeler elektrik yükünü iletebilme yeteneklerine göre 3 e ayrılırlar. İletkenler Yarı-iletkenler Yalıtkanlar

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 3 : YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK (MEB)

ÖĞRENME FAALİYETİ-3 ÖĞRENME FAALİYETİ ÖĞRENME FAALİYETİ ÖĞRENME FAALİYETİ

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

Havacılık Meteorolojisi Ders Notları. 7. Yağış

12. SINIF KONU ANLATIMLI

TBS Aşırı Gerilim ve Yıldırımdan Korunma Sistemleri

12. SINIF KONU ANLATIMLI

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

Valans elektronları kimyasal reaksiyona ve malzemenin yapısına katkı sağlar.

Elektrik Yük ve Elektrik Alan

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

MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

11.1. ELEKTRONİK ATEŞLEME SİSTEMLERİ ( ELECTRONIC IGNATION )

Cisimlerin değişik yöntemlerle (+)pozitif veya (-) negatif elektrik yükü kazanmalarına elektriklenme denir. Negatif yük sayısı= 5

ELEKTRİK AKIMI Elektrik Akım Şiddeti Bir İletkenin Direnci

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri Elektronik kutuplaşma

STATİK ELEKTRİK SİSTEM ANALİZİ KONTROL VE OTOMASYON

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

BARA SİSTEMLERİ HAKKINDA GENEL BİLGİLER

1. Yarı İletken Diyotlar Konunun Özeti

SU HALDEN HALE GİRER. Nazife ALTIN. Fen ve Teknoloji

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

Bölüm 4 Doğru Akım Devreleri. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

2. HAFTA BLM223 DEVRE ANALİZİ. Yrd. Doç Dr. Can Bülent FİDAN.

İletken, Yalıtkan ve Yarı İletken

Ekran, görüntü sergilemek için kullanılan elektronik araçların genel adıdır.

3- KİMYASAL ELEMENTLER VE FONKSİYONLARI

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

YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK

ELEKTRİKLE ÇALIŞMALARDA GÜVENLİK. Yıldırımdan korunma

Üzerinde yaşadığımız Dünya da tüm maddeler katı, sıvı ve gaz halde bulunur. Daha önce öğrendiğimiz gibi bu maddeler hangi halde bulunursa bulunsun,

ISININ YAYILMA YOLLARI

Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik II Dersi Birinci Ara Sınavı

Temel Kavramlar. Elektrik Nedir? Elektrik nedir? Elektrikler geldi, gitti, çarpıldım derken neyi kastederiz?

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

EŞ POTANSİYEL VE ELEKTRİK ALAN ÇİZGİLERİ. 1. Zıt yükle yüklenmiş iki iletkenin oluşturduğu eş potansiyel çizgileri araştırıp bulmak.

ELEKTRİK. 2. Evsel aboneler için kullanılan kaçak akım rölesinin çalışma akım eşiği kaç ma dır? ( A Sınıfı )

(FARADAY) KAFES TİPİ PARATONER TESİSATI TEKNİK ŞARTNAMESİ

Öğr.Gör.Alkan AKSOY. Hazırlayan: Öğr.Gör. Alkan AKSOY -Sürmene

ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ

Güç ve Enerji. Güç; Enerji; Birimi = W - kw - MW. Birimi = Wh - kwh - MWh

Şekilde görüldüğü gibi Gerilim/akım yoğunluğu karakteristik eğrisi dört nedenden dolayi meydana gelir.

Yüksek Enerjili Şekil Verme. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

Elektriklenme. Mustafa ÇELİK

1 SU HALDEN HALE GİRER

Isı enerjisi iletim, konveksiyon (taşıma = sıvı ve hava akımı) ve ışıma (radyasyon) yolu ile yayılır.

BÖLÜM 2. Gauss s Law. Copyright 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley

Atomdan e koparmak için az ya da çok enerji uygulamak gereklidir. Bu enerji ısıtma, sürtme, gerilim uygulama ve benzeri şekilde verilebilir.

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

METEOROLOJİ SICAKLIK. Havacılık Meteorolojisi Şube Müdürlüğü. İbrahim ÇAMALAN Meteoroloji Mühendisi

Patlama nedir? Tozların, gazların ve patlayıcıların kimyasal enerjisinin ani büyümesi. www. atexegitim.com

KİMYA -ATOM MODELLERİ-

4.SINIF KİMYA KONULARI

Çığın başında bulunan iyonların tüm iyonlara oranı:

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Akım, Direnç ve Elektromotor Kuvvet

BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİNİN TEMELLERİ

Modern Fiziğin Teknolojideki Uygulamaları

ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-I MOSFET YARI İLETKEN DEVRE ELEMANININ DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

SICAKLIK NEDİR? Sıcaklık termometre

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Mekanizma ve etkileyen faktörler Difüzyon

İletim Hatları ve Elektromanyetik Alan. Mustafa KOMUT Gökhan GÜNER

ELEKTRİKLE ÇALIŞMALARDA GÜVENLİK. Tanımlar

ALAN ETKİLİ TRANSİSTÖR

ÜNİTE 5 KLASİK SORU VE CEVAPLARI (TEMEL ELEKTRONİK) Transformatörün tanımını yapınız. Alternatif akımın frekansını değiştirmeden, gerilimini

AŞIRI AKIM KORUMA RÖLELERİ Trafolarda Meydana Gelen Aşırı Akımların Nedenleri

Elektrik Mühendisliğinin Temelleri-I EEM 113

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

17. ÜNİTE PARATONER TESİSATI ÇİZİMLERİ

HOŞGELDİNİZ MIG-MAG GAZALTI KAYNAKNAĞINDA ARK TÜRLERİ. K ayna K. Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi. Teknolojisi.

TESİSAT BİLGİSİ DERSİ DERS NOTLARI

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

ELEKTRİĞİN İLETİMİ. Adı:Muharrem Soyadı:Şireci No:683

ATOM BİLGİSİ Atom Modelleri

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

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

TEMEL ELEKTRONİK. Kondansatör, DC akımı geçirmeyip, AC akımı geçiren devre elemanıdır.

TIG GAZALTI KAYNAK YÖNTEMİNDE KULLANILAN GAZLAR VE ÖZELLİKLERİ PROF. DR. HÜSEYİN UZUN HOŞGELDİNİZ

9. SINIF FİZİK YAZ TATİLİ ÖDEV KİTAPÇIĞI. MEV Koleji Özel Ankara Okulları

Havacılık Meteorolojisi Ders Notları. 11. Buzlanma

Transkript:

YILDIRIMDAN KORUNMA YÖNTEMLERİ Burçin RENDA Yüksek Elektrik Mühendisi Erke Elektrik, İstanbul erkemuhendislik@kobinet.org.tr 1. YILDIRIMIN TANIMI Havanın iyi bir iletken olmaması bünyesinde yüksek gerilimli bulutları oluşturur. Fiziki sebeplerden ötürü, bulutun yüklenmesi sırasında yere yakın olan kısmı negatif değerle şarj olmuştur (%85 ihtimal). Bu sırada yer de bulut boyunca pozitif yüklenir. Bazı koşullarda bunun tersi yüklenme de olabilmektedir (%15 ihtimal). Fırtınanın artmasıyla buluttaki negatif yük oranı ve buna bağlı olarak da yerdeki pozitif yük ayrışması hızlanarak devam eder. Bulutla yer arasındaki potansiyel fark arttıkça aradaki havanın da delinmesi kolaylaşır ve belli bir değerden sonra havanın delinmesiyle oluşan iletken kanal boyunca buluttan toprağa veya topraktan buluta deşarj başlar. Bulutla bulut arasında olan deşarja şimşek ve bulut toprak deşarjına ise yıldırım denir. 2. YILDIRIMIN OLUŞUMU Yıldırımın oluşması için öncelikle yıldırım bulutunun oluşması ve sonrasında bu bulutun elektriksel olarak yüklenmesi gerekmektedir. Günümüzde yıldırım bulutunun oluşumu rahatlıkla açıklanabilse de bu bulutun elektriksel olarak nasıl yüklendiği konusunda kesin bilgiler yoktur. Ancak bu durum bazı teoriler ile açıklanabilmektedir. 2.1.1. YILDIRIM BULUTUNUN OLUŞUMU Yıldırım boşalmasının çıkış noktası, atmosferde yüksek miktarda nem bulunması ve sıcak hava akımları yardımıyla yüklü bulutların oluşmasıdır. Hava akımları, yere yakın hava tabakalarının iyice ısınması ile oluşur. Çok büyük yüksekliklerden aşağı inen soğuk hava ile bu hava tabakası yer değiştirir. Nem ise yüksek sıcaklıkta buharlaşma ile meydana gelir. Hava, yukarı çıkışı sırasında soğur ve belirli bir yükseklikte su buharına doyacağı bir sıcaklığa erişir. Daha fazla yükselmesi kondenzasyona sebep olur ve bulut oluşur. söz konusudur. Yıldırım bulutunun oluşumunda üç aşama Gençlik Olgunluk Yaşlılık Gençlik aşamasında aşağıdan yukarı doğru ve kenarlardan ortaya doğru hava akımları artar. Bu durum yaklaşık 10-15 dakika sürer. Olgunluk aşamasında yağmurlar oluşur. Sıfıra yakın sıcaklık derecelerinde iyice azalan bulut kaldırma kuvveti şiddetli yağmurlara sebep olur. Bu sırada yukarıdan aşağıya hareket eden soğuk rüzgarlar görülür. Bunlar yere ulaştıklarında kısa süreli, şiddetli fırtınalara sebep olurlar. Bu aşama yaklaşık 15 30 dakika sürer. 8

Yaşlılık aşamasında ise hava akımları artık son bulmuştur. Yaklaşık 30 dakika sürer. 2.1.2. YILDIRIM BULUTUNDA ELEKTRİK YÜKLERİNİN MEYDANA GELİŞİ Yıldırım bulutlarında elektrik yüklerinin nasıl oluştuğu henüz net bir şekilde bilinmemektedir. Tarih boyunca bu konuda çeşitli teorilerle bulutların yüklenmesi açıklanmaya çalışılmıştır. Bu teorilerden biri Simpson ve Lomonosow un teorisidir. Bu iki araştırmacıya göre bulutlardaki yükler hava akımı yardımıyla oluşmaktadır. Sıcak ve soğuk havanın yer değiştirmesi sonucunda oluşan hava akımı bulutlardaki su damlacıklarını harekete geçirir. Hareket halindeki su damlacıkları, birbirleriyle sürtünmesiyle, yüklü hale geçerler. Bulutlardaki hava akımları su damlacıklarının dağılmasına ve tekrar birleşmesine sebep olurlar. Yapılan labaratuvar çalışmalarında dağılan su damlacıklarından küçük damlacıkların negatif, büyük damlacıkların ise pozitif olarak yüklendiği gözlenmiştir. Bu bilgilere göre büyük su damlacıkları yani pozitif yüklü damlacıklar bulutun alt kademelerinde ve rüzgar hızının büyük olduğu bölümlerde olmalılar. Küçük, negatif yüklü, su damlacıkları ise rüzgar tarafından itilmeli ve bulutun daha yukarı kısımlarında dağılmalılar. Yıldırım bulutundaki yüklerin bu şekilde meydana geldiği kabul edilecek olursa bulutun alt kısımları pozitif yüklü olacağından yıldırım deşarjı da pozitif kutbiyette olacaktır. Yapılan gözlemler pozitif kutbiyetteki yıldırım deşarjlarının %5-20 civarında olduğunu, deşarjların yaklaşık %80-95 inin negatif kutbiyette olduğunu göstermektedir. Dolayısıyla Simpson ve Lomonosow un teorileri yıldırım bulutlarındaki elektrik yüklerinin meydana gelişini tam olarak açıklayamamaktadır. Bu konuda ikinci bir teori de Elster ve Geitel tarafından ortaya konulmuştur. Onlara göre bulutların yüklenmesi tesirle elektriklenme ile açıklanmaktadır. Dünya yüzeyindeki elektrik yükü 5x10 5 C kabul edilirse bu yükün içinde bulunan su damlacıkları alt uçları pozitif ve üst uçları negatif olmak üzere kutuplanırlar. Yerçekimi etkisiyle aşağıya doğru düşen büyük su damlacıkları havanın oldukça yavaş hareket eden iyonlarına yaklaşırlar ve bu sırada su damlacığının pozitif alt ucu havanın negatif iyonunu absorbe ederken pozitif iyonu da iter. Böylece ağır su damlacıkları negatif elektrikli parçacıklar haline gelir. Aynı şekilde kutuplanan küçük su damlacıkları yukarıya doğru hareket ederken havanın pozitif iyonlarını absorbe ederler ve negatif iyonları iterler. Böylece hafif su damlacıkları da pozitif elektrikli parçacıklar haline gelirler. Bu teoriye göre bulutun alt kısımlarında negatif yükler bulunmaktadır. Teori negatif kutbiyetteki yıldırım deşarjlarını açıklayabilmektedir gibi gözükse de aslında eksik yanları mevcuttur. Bir yıldırım bulutunun su damlacıklarından çok buz kristalleri ve kar parçacıklarından oluştuğu düşünülürse, bu buz kristalleri ve kar parçacıklarının dünyanın elektrik alanı ile kutuplanma olasılıkları oldukça düşüktür. Bu konu üzerine üçüncü bir teori de J. I. Frenkel tarafından ortaya atılmıştır. Frenkel e göre havada her iki işaretli iyonlar var olduğundan, dünyanın negatif elektrik yükleri kaçmaya ve iyonosferin pozitif elektrik yükleri ile birleşmeye yatkındır. Dolayısıyla dünyanın azalan elektrik yükünü sürekli olarak takviye edecek bir olayın 9

olması gerekmektedir. Dünyanın elektrik yükünün sabit kalmasında en önemli rolü negatif yıldırım deşarjları sağlayacaktır. Bu teoriye göre her iki işaretli iyonlardan oluşan hava ile küçük su damlacıkları veya buz kristallerinden meydana gelen bir ortam göz önüne alınır ve havanın negatif iyonlarının daha küçük su damlacıklarına veya buz kristallerine konduğu var sayılır. Buna göre bulut, negatif elektrikli su damlacıkları ve pozitif iyonlu havadan oluşur. (negatif iyonlar su damlacıkları tarafından yutulmuştur). Yıldırımın Oluşumu Bir yıldırım boşalmasının oluşabilmesi için elektrik alan şiddetinin 2500kV/m değerine ulaşması gerekmektedir. Buluttaki elektrik alan şiddeti değeri yeterince arttığında bulut bulut veya bulut yeryüzü deşarjı görülür. Eğer yeryüzündeki alan çeşitli sebeplerden ötürü (yüksek kuleler, gökdelenler, v.b.) bozulmuşsa bu takdirde de yeryüzü bulut deşarjı görülebilmektedir. Bulut yeryüzü deşarjı, bulutun pozitif veya negatif yüklü bölgelerinden aşağıya veya yeryüzündeki pozitif veya negatif yüklü sivri uçlarından yukarıya başlayabildiği için, dört çeşitte olabilir. Yukarıya Çıkan Yıldırım Bu tip yıldırımlar genelde yerin pozitif yüklü sivri bölgelerinden, bulutun negatif yüklü bölgesine başlayan ön boşalmalar şeklinde görülür. Deşarjlar genelde düzgün araziler üzerindeki çok yüksek yapılardan (GSM kuleleri), veya yeryüzünün yüksek dağlık kesimlerinden başlarlar. Bu yüksek kesimlerin sivri uçlarından buluta doğru ön boşalmalar başlar. Bu sırada 1 ila 10kA arasında değişen akımlar görülür. Deşarj tam olgunlaştığında akım değeri 10kA i bulur. Aşağıya İnen Yıldırım Bir bulutun alt kısmındaki enerji yeterli seviyeye geldiği zaman toprağa doğru bir elektron demeti harekete geçer. Birinci demet 10 ile 50 metrelik mesafeyi 50 000 60 000 km/sn arasındaki hızla kat eder. 30 ile 100 mikron saniye süren bir aradan sonra ikinci bir deşarj birinci deşarjın yolunu izler ve birinciden 30 ile 50 metre arası daha ileri gider. Daha sonra üçüncü deşarj ardından dördüncü deşarj meydana gelir. Her bir deşarj öncekinden 30 ile 50 metre ileri giderek şimşeğin ucunun yeryüzüne yaklaşmasını sağlar. Ön boşalma yere yaklaştıkça elektrik alanı havanın delinme dayanımı üzerine çıkacak kadar artar. Böylece yeryüzünün sivri bir noktasından bir boşalma yukarıya doğru ilerleyerek ön boşalma ile birleşir. Yaklaşık 50.000km/sn lik bir hızla aşağıdan yukarıya doğru iyonizasyonlu ve kanalda depo edilen yükü toprağa boşaltır. Bu deşarj esnasında 200 000 Ampere kadar çıkan akım 100 milyon voltluk bir gerilim ile toprağa akar 3. YILDIRIMIN ETKİLERİ 3.1. Elektrodinamik Etkisi Yıldırım akım yolunun bir kısmının diğer bir kısmın magnetik alanı içinde bulunması halinde büyük kuvvetler meydana gelir. Bu etki sonucunda ince anten borularında ezilme, paralel iletkenlerde çarpışma, iletken kroşelerinin sökülmesi gibi hadiseler oluşur. 3.2. Basınç ve Ses Etkisi Yıldırım kanalı içindeki elektrodinamik kuvvetlerden ileri gelen basınç bu akımın sönmesi 10

ile patlama şeklinde havayı genleştirerek gök gürültüsünü meydana getirir. Bu gürültü yakınlarda bulunanlara patlama etkisi yaratabilir. Cam kırılması gibi olaylarla da karşılaşılabilir. Gök gürültüsünün bir nedeni de meydana gelen ısı enerjisinin oldukça büyük ve ani bir genleşme meydana getirmesidir. 3.3. Elektrokimyasal Etkisi Büyük akım şiddetlerinde elektrolit parçalanma sonucu demir, çinko, kurşun gibi metaller açığa çıkar. 3.4. Işık Etkisi Yıldırım deşarjı sırasında oluşan iletken kanal etrafına çok parlak bir ışık yayar. Bu ışık yakın mesafelerde göz kamaşması veya geçici görme bozukluğu meydana getirebilir. 3.5. Isı Etki Yıldırım boşalmasının ısı etkisi akımın geçtiği iletkenlerde bir sıcaklık artışı ortaya çıkartmasıdır. Akım yüksek değerlerde olmasına rağmen süresinin çok kısa olması sebebi ile iletkenlerde çok büyük bir ısı artışı olmaz. 4. YILDIRIMDAN KORUNMA YÖNTEMLERİ Bu bölümde binaların yıldırımdan korunması için tarih boyunca kullanılmış ve günümüzde de kullanılmakta olan yöntemlerden söz edilecektir. Yıldırımdan korunma günümüzde iki şekilde yapılmaktadır. a- Pasif yakalama uçları b- Aktif yakalama uçları Yıldırımı çekme özelliği olmayan, sivri çubukların kullanıldığı pasif yakalama uçları yıldırımdan korunma yöntemleri arasında en eski olanıdır. Bu konudaki ilk çalışmalar 1760 lı yıllarda Franklin tarafından yapılmıştır. Franklin, korunacak olan yapının üzerine sivri uçlu bir demir koyup, iletkenlerle de toprağa irtibatlayarak ilk yıldırımdan korunma sistemini kurdu. O dönemlerde konulan çubuğun etkinlik sahası, çubuk boyunu yarıçap kabul eden bir daire olarak kabul edilmişti. Günümüzde ise koruma çapı çubuk boyu olarak kabul edilmektedir. Franklin çubuğu kullanılarak yapılan bu koruma daha sonraları 1884 lerde Melsens tarafından daha da geliştirilerek günümüzde sıklıkla kullanılan Faraday kafesi oluşturuldu. 4. 1. FARADAY KAFESİ Faraday ın, yapmış olduğu çalışmalarla iletken bir kafes içindeki elektrik alanın sıfır olduğunu belirlemesi üzerine Melsens 1884 de korunacak hacmi iletken bir kafes içine alma fikrini ortaya atmıştır. Melsens in kuracağı bu kafes sistemi şu şekilde olacaktı. Korunacak olan yapı, çatısı ve yan duvarları iyi iletkenlerle (bakır)yatay ve dikey bir şekilde sarılarak, bakır kafes içine alınacaktır. Çatı üzerinde belirli aralıklarla dikey sivri çubuklar konulacak, tabanda ise iletkenler çok noktadan topraklanacaktı. Bu şekilde binanın her noktası eş potansiyel hale gelecek ve herhangi bir yıldırım deşarjında tehlikeli akımlar tamamen örülen bakır kafes üzerinden toprağa akacağından binaya bir zarar gelmeyecektir. Bu açıdan bakıldığında gerçekten de iyi bir koruma gibi düşünülen Faraday Kafesi sistemi uygulamadaki zorluklar ve bilinçli veya bilinçsiz yapılan yanlış uygulamalar sonucu 11

efektivitesini kaybetmektedir. Faraday kafesinin güvenliği kafesin gözlerinin boyutlarına bağlıdır. Bu gözler nekadar küçük olursa kafes okadar güvenli olacaktır. Günümüzde daha az iletken kullanma, gözlerin aralıklarını büyük tutmakla işi daha çabuk bitirme, işçilik maliyetini azaltarak daha fazla kar etme gibi düşünceler yüzünden Faraday kafesi doğru olarak kurulmamaktadır. Gerektiği gibi kurulmayan kafes ise yıldırıma karşı iyi bir koruma sağlamayacaktır. İyi kurulmuş bir faraday kafes sistemi ise gerek işçilik gerekse maliyet olarak oldukça pahalıdır. Ayrıca kurulan kafesin, ek yerlerindeki oksitlenme veya başka sebeplerden ötürü, periyodik bakımı yapılması gerekecek bu da ilave masraflara yol açacaktır. Bakım ekibinin çatıda dolaşması belki de çatı açısından farklı masraflar ortaya çıkartabilecektir. İyi kurulmamış bir kafes sistemine örnek vermek gerekirse Mont Blanc Gözlemevi gösterilebilir. Burada binanın toprağa oturan yatay yüzünün de sarılması gerekirken bu yapılmayıp kafesin buradaki kapanışı için toprağın iletkenliğine güvenilmiştir. Halbuki bu iletkenlik çoğu zaman yetersiz kalmaktadır. Bu sebeplerden ötürü gözlem evinde yıldırım darbelerinden dolayı öldürücü kazalar olmuştur. PARATONERLER (AKTİF YAKALAMA UÇLARI) Pasif yakalama uçlarının aksine paratonerler, buluta doğru iyonize bir yol açarak veya iyon göndererek, yıldırımı çekme özelliği gösterirler. Kendi aralarında da çalışma prensipleri açısından farklılık gösteren paratonerler bu bölümde üç başlık altında anlatılacaktır. 4.2. RADYOAKTİF PARATONER M. Dauzere nin (1930) yıldırımın çokça görüldüğü yerlerde havanın normal şartlara göre daha yüksek bir iyonizasyona sahip olduğunu gözlemlemesi ile iyonize edici paratonerlerin kullanımlarının başlangıcı olmuştur. Bu konudaki ilk deneyi Szillard yapmıştır. Szillard iletken bir çubuğun üzerine radyum koyarak yaptığı denemelerde başarılar elde etmesi ise radyoaktif paratonerlerin başlangıcı olmuştur. Temel olarak içerdiği radyoaktif elementin yaydığı radyasyon ile havayı iyonize eden radyoaktif paratonerlerin gövdesi içinde kurşun bir hazne bulunur. Bu küresel kurşun haznenin üzerinde ışımanın engellenmemesi için delikler bulunur. Radyo element bu kurşun hazne içinde konur. Işıma, kurşundan geçemeyeceği için üst kısımlardaki deliklerden havaya doğru yönelecektir. Bu saçılan pozitif iyonlar belli bir çap içindeki yıldırımı kendisine çekerek koruma sağlayacaklardır. Koruma çapının belirlenmesinde kullanılan radyoaktif elementin miktarı belirleyici faktördür. Kullanılan element nekadar fazla ise koruma çapı da o oranda artar. Radyoaktif madde çok fazla arttırıldığı halde koruma yarıçapında doğadaki bazı sınırlamalardan dolayı artış olmadığı belirlendiğinden, üretimlerinde en fazla koruma çapı 200m olacak şekilde planlanmaktadır. Paratonerde kullanılan radyoaktif element alfa, beta ve gama ışıması yapar. Radyasyon tarafından havanın iyonize olma miktarı alfa ışımasının kinetik enerjisiyle orantılıdır. 12

Bu sebeple radyoaktif paratonerlerin üst kısımlarında ışımanın hızını yavaşlatmayacak şekilde boşluklar vardır. Işıma hızının azalması alfa partiküllerinin iyonlama gücünü nerdeyse tamamen yok ederler. 1mgr radyumun saniyede 136 milyon alfa partikülü ürettiği ve her bir partikülün 187 bin iyon çifti meydana getirdiğini dikkate alacak olursak, içinde 1mgr radyum bulunan bir radyoaktif paratonerin bir saniyede 25,4 x 10 12 tane pozitif iyon çifti meydana getirdiği görülür. Meydana gelen bu yüksek iyon sayısı kimi zaman, yıldırım düşürecek kadar fazla yüklü olmayan bulutları da tetikleyecek ve gereksiz yere risk oluşturabilecektir. Gama ışınlarının yıldırımı yakalamada bir rolü olmasa da paratonerde kullanılan radyoaktif element bu ışımayı da doğal olarak yapar. Gama ışıması insan sağlığı için son derece tehlikelidir. Yüksek seviyeli bir gama ışımasına karşı önlem alınmadığı taktirde mide bulantısı ve kusma ile başlayan rahatsızlıklar hücre bölünmesinde düzensizlik, kanser, DNA yapısında bozukluklara (mutasyon) ve ölüme kadar ilerleyecektir. Bu paratonerlerde radyoaktif element olarak Americium 241 ve Radium 226 kullanılmaktadır. Bu elementlerin yıldırımı yakalamak için yaptıkları alfa ışımasının ömrü en iyi (kuru, yıprandırıcı olmayan) hava koşullarında 10 yıl iken doğal hava şartlarında 5 yıla kadar düşebilmektedir Montajı ve periyodik bakımları sırasında yanına yaklaşırken dahi dikkatli olunması ve çıplak elle katiyen temas edilmemesi gereken, mümkünse özel eldivenler ve giysilerle yaklaşılması gereken bu paratonere maalesef yurdumuzda bu hususlara hiç dikkat edilmeden bilinçsizce davranılmakta ve zaman zaman istenmeyen olaylar yaşanılmaktadır. Yıldırım riskine karşı önlem alırken bizi çok farklı tehlikelerle yüz yüze getiren radyoaktif paratonerler, 1982 yılından beri Avrupa ve Amerika da kullanımı yasaklanmış olup Türkiye de de, TAEK in 31-03-2000 tarihli yazısıyla, kullanımına sınırlama getirmek amacıyla üretiminde kullanılan radyoaktif elementlerin ithalatı durdurulmuştur, 2001 yılında ise Ra 226 elementli radyoaktif paratonerlerin kullanılması ise yasaklanmıştır. 4.3. Piezzoelektrik Prensibi ile Çalışan Paratoner Piezzoelektrik elementler basınca maruz bırakıldığında yüksek gerilim üreten elementlerdir. Elementin bu özelliği paratoner üreticileri tarafından kullanılmış ve piezzoelektrik prensibiyle çalışan paratonerler imal edilmişlerdir. Rüzgar etkisiyle salınım yapan paratonerin gövdesi, içerisindeki piezzoelektrik kristallerini basınca maruz bırakır ve yüksek gerilim darbeleri oluşur. Bu darbeler paratonerin yakalama ucu üzerindeki ark boynuzlarına gönderilir ve burada ark etkisiyle hava iyonizasyona uğratılır. Ark (kıvılcım) etkisiyle iyonize olan havada bol miktarda serbest pozitif iyonlar açığa çıkar. 80 85 Yıldırım ise % oranında negatif polariteli olacağından, açığa çıkan pozitif yüklerin yıldırıma karşı bir kanal açarak, yıldırımın paratonere gelmesini sağlayacaktır. Radyoaktif paratonerlerde olduğu gibi bu tip paratonerlerin de çalışması bazı kriterlere bağlıdır ve çoğu zaman yeterli güvenlikte koruma yapamazlar. Örneğin paratonerin iyon üretebilmesi için rüzgar etkisiyle sallanması gerekir. Dolayısıyla 13

rüzgarın olmadığı yıldırımlı havalarda çalışamaz. Rüzgar aracılığı ile üretilen iyonlar tekrar rüzgar etkisi ile dağılacağından paratonerin herhangi bir pasif uca göre farkı kalmaz. Yıldırım yakalama hızları ise ( T) oldukça düşüktür. (En yüksek model için yaklaşık 60µsn). Bu tip paratonerlerin bağımsız labaratuvarlardan alınmış test sertifikaları ise yoktur. Paratoner sadece pozitif iyon üretebildiği için, %15 ihtimalle gerçekleşebilecek pozitif polariteli yıldırımlarda da çalışamazlar. 4.4. ELEKTROSTATİK AKTİF PARATONER Aktif paratonerler de çalışma prensiplerine göre 2 ye ayrılır. 4.4.1. Kıvılcım Yayan Aktif Paratoner Bu tip paratonerlerin çalışmaları için rüzgar enerjisi gibi herhangi bir dış enerji kaynağına ihtiyaçları yoktur. Yıldırımlı havadaki elektrostatik alan şiddeti artışı ile enerjilerini temin ederler. Dolayısıyla sadece yıldırımlı havada çalışırlar. Fakat temin ettikleri enerji ile bir önce anlatılan paratonerde olduğu gibi kıvılcım yaratarak havayı iyonize ederler. Dolayısıyla piezzo elektrik paratonerlerde olan aynı sorunlar bu tipte de mevcuttur. 4.4.2. Darbe Gerilimi Üreten Aktif Paratoner Yıldırımdan korunma teknolojilerinden en gelişmiş olanı darbe gerilimi üreten elektrostatik aktif paratonerdir. Bu tip paratonerler sadece yıldırımlı havada meydana gelen alan şiddetinin değişmesiyle enerjilerini temin ederler. Dolayısıyla yıldırım riski varken çalışır, yokken ise pasif uç konumunda durular. (Bu yüzden aktif paratoner olarak adlandırılırlar). Yıldırımlı havada enerjisini temin eden paratoner yüksek frekans ve yüksek genlikte darbe gerilimleri üretmeye başlayarak yakalama ucunu, bulut ile yeryüzü arasındaki potansiyel farkın en yüksek olduğu nokta haline getirerek yıldırımı üzerine çeker. Bu tip paratonerler hem pozitif hem de negatif darbe gerilimi üretebileceğinden her iki çeşit yıldırımlı ortamlarda çalışır. Paratoner serbest iyon üretmek yerine darbe gerilimleri ürettiğinden rüzgarın paratoneri olumsuz etkileme riski yoktur. Her hava şartlarında aynı verimle çalışır. Kıvılcım üretmek yerine darbe gerilimleri ürettiğinden exproof ortamlarda kullanılmasının herhangi bir riski yoktur. Dünyada 200 bin den fazla referansı olan bu tip paratonerlerin yıldırım yakalama hızı ( T) diğer paratonerlere göre 3 kat daha fazladır ve sadece Fransız Helita firmasının ürettiği Pulsar model paratonerin 5 farklı ülkenin labaratuvarlarından alınmış test sertifikaları vardır.(usa, Fransa, İngiltere, Kore, Çin) 14