Çevre kimyasi

Nükleer Reaktörler

• Nükleer reaktörlerde 2 farklı elektrik enerjisi üretim yolu vardır.

• Nükleer fisyon(çekirdek parçalanması)

• Nükleer füsyon(çekirdek birleşmesi)

• Nükleer fisyonda Uranyum 235, Plutonyum239 gibi ağır çekirdekler parçalanarak enerji açığa çıkartırlar.

• Nükleer füsyonda ise Hidrojen gibi hafif atomlar birleşerek enerji açığa çıkartırlar.

• Basınçlı Su Reaktörü (PWR: Pressurized Water Reactor) 

• PWR tipi reaktör tasarımı, ABD donanmasının nükleer denizaltı yapım programı sırasında düşünülmüştür. İlk prototip olan STR MARK-I reaktörü 1953 Mart'ında kritikliğe eriştikten 2 yıl sonra, 1955 Ocağında ilk nükleer denizaltı Nautillius ile denize indirilmiştir. Bugün, dünyada ticari olarak en yaygın kullanılan reaktör sistemidir. %2,5 ila %3 oranında zenginleştirilmiş uranyum yakıtla çalışır.

• Bir nükleer santralde fisyon enerjisi kontrol altındadır. Bu amaçla kullanılan basınçlı su reaktörü yandaki şekilde görülmektedir.

• Bu reaktörlerde zenginleştirilmiş uranyum çubukları su içersinde asılmış durumda ve 70-150 atm basınç altındadır.

• Ayrıca; Gaz soğutmalı Hızlı, Çok yüksek sıcaklık, Erimiş Tuz, Kurşun soğutmalı Hızlı , Sodyum soğutmalı hızlı nükleer santral tipleri de mevcuttur.

bölünmesinde bölünme başına 2,5 nötron meydana gelir.Bu nötronlar da ortalama iki ya da

• bölünmesinde bölünme başına 2,5 nötron meydana gelir.Bu nötronlar da ortalama iki ya da

• daha fazla bölünmeye neden olur. İkinci bölünmeden çıkan nötronlar da dört ya da beş bölünme sağlar. Bölünme artarak devam eder. Sonuç zincir tepkimesidir. Eğer tepkime kontrol edilmezse salınan enerji patlamaya neden olur. Atom bombasının temeli budur. Kontrolsüz patlamanın olabilmesi için Uranyumun kritik kütleye erişmesi gerekir. Kritik kütle , zincir tepkimeyi sürdürmeye yeterli nötronu verebilecek uranyum kütlesidir.

1.a) Klasik Füzyon Yakıtı

• 1.a) Klasik Füzyon Yakıtı

• 12D + 13T24He + 01n + 17,586 MeV

• 1.b) Geliştirilmiş Reaktörlerde kullanılabilecek Füzyon Yaktları

• 12D + 12D11 p + 13T (%50) + 4,032 MeV

• 12D + 12D 23He + 01n (%50) + 3,267 MeV

• 12D + 23He  11 p + 34He + 18,341 MeV

• 12D +36Li  2 2 4He + 22,.384 MeV

• 12D + 37Li 3 7Be + 01n + 3,380 MeV

• 12D + 37Li  23He + 24He + 01n + 1,796 (MeV)

• Yakıtının kolay elde edilebilir oluşu ve yapısındaki artık radyoaktivite, malzemeyle nötronların etkileşiminden meydana gelir.Nötron bakımından zayıf olan füzyon reaktörleri, eşdeğer güç çıkışlı klasik nükleer reaktörlerle karşılaştrıldığında daha düşük radyoaktif artık üretecektir. Ancak teknolojik üretimindeki zorluklar nedeniyle deneme aşamasındadır.

Radyoaktif Atıklar ve Çevreye Etkileri

• Nükleer yakıtların en önemli avantajı, fosil yakıtlar gibi çevreye kükürt ve azot oksitleri salmaması ve CO2 gibi küresel ısınmaya neden olan ürünler vermemesidir. Ancak, nükleer yakıtların da kendine özgü bir çevresel etkisi vardır. Radyoaktif atıklar giderilmesi en zor çevre sorununa neden olurlar .

• Radyoaktif atıklar başlıca iki sınıfa ayrılabilirler: Düşük düzeyde etkili olan atıklar (radyoaktif maddelerle çalışırken kullanılan eldivenler, giyilen koruyucu elbiseler ve laboratuar ve tıpta kullanılan çözeltiler gibi). Bu sınıftaki radyoaktif elementlerin yan ömürleri nispeten kısadır (en fazla 30 yıl) ve etkinlikleri düşüktür. Bunlar beton bloklar içine konup toprağa gömülebilirler ve 300 yıl sonra radyoaktif özellikleri kaybolur.

Işımanın Maddeye etkisi

• Maddelerle etkileşen  , , , ışınlarının arasında önemli farklar olmakla beraber, bunların ortak özelliği atomlardan elektron koparmaları ve atomları iyonlara dönüştürmeleridir. Bu ışınların iyonlaştırma gücü, maddenin 1 cm lik bir kısmında oluşturdukları iyon çiftleri sayısı ile ölçülür. İyon çifti, açığa çıkan elektron ve oluşan pozitif iyondur. İyonlaştırma gücü en fazla olan , sonra , , parçacıkları ve  ışınıdır. Parçacıklarla atomların doğrudan çarpışmasından oluşan elektronlarla birincil iyonlaşma, Bu elektronların enerjileri yeterince büyükse ikincil iyonlaşmalar meydana gelir. Bütün madde ışın etkileşmeleri iyonlaşmaya neden olmaz. Bazıları da atom ya da molekülde uyarılmalara neden olabilir. Bu uyarılma da molekül veya iyonların temel hale dönerken, X, UV, GB, ışını vermesiyle sonuçlanır.

• İyonlaştırıcı ışınlar Geiger-Müller sayacı ile belirlenir. Yeryüzündeki doğal kaynaklardan yayılan temel iyonlaştırıcı ışınlar hayatı engellemez. Ancak Zenginleştirilmiş radyoaktif kaynaklardan yayılan ışınların canlılara etkisi maddeye etkisi gibidir. Yoğun iyonlaştırıcı ışınlara maruz kalan canlılarda hücre kromozomlarında değişmeler meydana getirir.Kromozomlar DNA lardan meydana gelirler. DNA lar da genetik bilginin taşındığı genlerdir.İyonlaştırıcı ışına maruz kalan canlılarda DNA ların ve diğer bazı önemli moleküllerin bağlarının kopma ihtimali vardır. Hücrelerin su içerikleri radyoaktif ışınlarla iyonlaşarak hayli reaktif olan serbest radikal oluşturabilir.

• H2O  H2O+ + é

• H2O  H+ + OH

• H+ é  H

• OH + OH H2O2

• Işımanın canlılara etkisi ile maddeye etkisi arasında fark yoktur. Düşük dozlardaki maruziyet bile sakat doğumlara, lösemiye, kemik kanserine neden olmaktadır.

•