Gözle görülemeyecek kadar küçük bir maddenin içinde neredeyse hayal edilemeyecek kadar büyük bir enerji saklı. İnsanlık bu bilgiden uzun bir süre mahrum kaldı. Ancak artık bu enerjinin farkındayız ve bunu kullanabileceğimiz alanlar arıyoruz. Şimdi gelin bu enerjinin ne olduğunu ve nasıl kullanılabildiğini hep beraber öğrenelim.
Antik Yunan’da MÖ 460-370 yılları arasında yaşayan Demokritos ve hocası Leukippos evrenin madde ve boşluktan oluştuğu, maddenin boşluk arasında yüzerek hareketi sağladığı iddiasında bulunmuştu. Onlara göre bu maddeler de bir yere kadar küçültülebilirdi ancak bir yerden sonra bölünemez anlamına gelen atom formuna ulaşırdı. Atomcu filozoflara göre tüm maddelerin yapıtaşı hepsi aynı ve parçalanamaz olan bu atomlardı. Ancak MS 721-815 yılları arasında yaşayan Cabir bin Hayyan başka bir iddiayla gelerek antitez oluşturmuştu. Avrupa kaynaklarında Geber olarak geçen Cabir bin Hayyan şöyle demişti: “Maddenin en küçük parçası olan ‘cüz’ün la yetecezza’da (atom) yoğun enerji vardır. Yunan bilginlerinin iddia ettiği gibi, bunun parçalanamayacağı söylenemez. O da parçalanabilir. Parçalanınca da öyle bir güç meydana gelir ki Bağdat’ın altını üstüne getirebilir. Bu Allah-u Teâla’nın kudretinin bir nişanıdır.”
Bu sözler üzerine atom kavramının merkezi kaymaya başlamıştı. Bölünemez anlamına gelse de atom ismi başka bir maddeye verilmişti. Modern fiziğe atom kavramını taşıyan John Dalton da Demokritos’u yanlış anlamış ve bölünebilen bir cismi atom olarak adlandırmıştı. John Dalton’un tespitlerine Thomson, Rutherford ve diğerleri tarafından yapılan yanlışlamalar da doğal olarak felsefenin atomunu bilime yanlış bir biçimde taşımıştı. Kısacası insanlık olarak hâlâ Demokritos’un bahsettiği atoma ulaşamadık. Eğer bulduğumuz şey parçalanıyorsa o Demokritos’un atomu değildir. Bu konuya başka bir videomuzda değinebiliriz. Biz bu videoda atom kavramını bilimin atomu olarak kullanacağız. Thomson ve Rutherford’un deneyleri sonrasında anlaşılmıştı ki atomu oluşturan iki temel parçacık vardı. Chadwick’in de nötronu bulmasıyla beraber bu sayı üçe çıkacaktı. Atomun parçacıklardan oluşuyor olması onun bölünebileceğine de işaret ediyordu. Böylece çalışmalar başladı. Bilim camiası atomun parçalanması halinde büyük bir enerji çıkacağının farkındaydı. Çünkü bu parçacıkları bir arada tutan bir kuvvet olmalıydı. Bu kuvvet kırılarak parçacıklar birbirinden ayrıldığında yoğun bir enerji ortaya çıkacaktı.
Parçacıkları bir arada tutan şey dört temel kuvvetten biri olarak kabul edilen güçlü nükleer kuvvetti. Albert Einstein da buradaki oyunu sivri zekâsıyla çözebilmiş ve E=mc² formülünü ortaya koymuştu. Çoğu kişi atomu kimin parçaladığı sorulduğunda Einstein cevabını verecektir zaten. Ama hayır, burada bir yanlış var! Einstein teorik bir fizikçiydi yani maddeyle falan fazla oynamaz, kâğıt üstünde işlemler yaparak formüller ve teoriler ortaya atardı. Einstein’ın sanki eline bıçak alıp da atomu ortadan ikiye ayırmış gibi düşünülmesi büyük bir hata olur. Einstein atomun parçalanmasının arka planını keşfetmişti. Formüldeki m kütle, c ışık hızı, E ise enerji anlamına geliyordu. Yani belli bir miktar kütlenin parçalanması halinde ortaya çıkacak enerjiyi bulmak için kütleyi ışık hızının karesiyle çarpmak yeterliydi. Aynı şekilde tersi de olabilirdi. Yani belli bir miktar enerji ışık hızının karesine bölündüğünde oluşacak maddenin kütlesi ortaya çıkıyordu. Çünkü Einstein’ın da dediği gibi madde ve enerji aynı şeyin iki farklı tezahürüydü. Bu formül aracılığıyla birbirine çevrildiğinde oluşacak madde veya enerji hesaplanabilirdi. Pratikte maddeden enerji ortaya çıkarmayı başardık, ancak enerjiyi maddeye dönüştürme fikri şimdilik kâğıt üstünde kaldı. Einstein atomu kâğıt üzerinde parçaladığı gibi 1930’da yapılan bir deneyle de Otto Hahn, Lise Meitner ve bazı bilim insanları da pratikte atomu parçalamıştı.
Tüm bu madde-enerji ilişkisinin dışında atomun oluşumunda da bir gariplik vardı. Çünkü atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötronların kütlesi ayrı ayrı hesaplanıp toplandığında çekirdeğin kendi kütlesinden daha büyük bir sayı çıkıyordu. Pekâlâ, bu kütle nereye gidiyordu? İşte bu kütle çekirdek kaynaşması sırasında enerjiye dönüşen kütleydi. Böylece E=mc² formülü bir kez daha kanıtlanıyordu. Yani nasıl yapabileceğimizi bulabilirsek gereken enerjiyi sağladığımızda bir atomu tam olarak proton ve nötronlarına ayırabiliriz. Aynı şekilde ayırdığımız bu nötron ve protonları çekirdek halinde kaynaştırarak büyük bir enerji çıkışı olmasını sağlayabiliriz. Nasıl yani bunu zaten atom bombası ve nükleer santrallerde yapmıyor muyuz diyebilirsiniz. Hayır, bizim atoma yaptığımız şey bu değil. Yani tam olarak bağımsız nötron ve protonlar olarak atomu ayıramıyoruz. Yaptığımız şey büyük hacimli bir atomu iki tane küçük hacimli atoma bölünmeye zorlamak. Bu sayede bu enerjiyi elde edebiliyoruz. Şimdi burada bilmeniz gereken bazı kavramlar var. Konuya girmeden önce bunları açıklayalım önce. Hidrojen ve helyum gibi elementler çekirdeklerini kaynaştırarak daha büyük bir elemente dönüşebilir ve bu sırada enerji çıkışı sağlayabilirler. Buna füzyon denir. Uranyum ötesi ağır ve radyoaktif elementlerse kendilerinden daha küçük elementlere yine enerji vererek dönüşürler. Buna da fisyon denir. Atom çekirdeğinde proton ve nötron adı verilen parçacıklar bulunur. Atoma kimliğini veren proton sabit kalarak nötron sayısı değişebilir. Nötron sayısı değişken olan bu elementlere birbirinin izotopu deriz. Bir elementin doğada çoğunlukla bulunan halinin dışında izotopları vardır. Bu izotoplar kararsızdır ve belli bir yarı ömürle bozunuma uğrarlar. Şimdi bu bozunma sürecini atom bombası ve nükleer santral örnekleriyle daha iyi anlayacaksınız.
Santrallerde nükleer enerji üretimi sırasında, reaktörlerde Uranyum-235 çekirdeklerine yoğun nötron bombardımanı yapılır. Bir uranyum-235 çekirdeği, bir nötronu yutarak çok kararsız olan Uranyum-236 haline dönüşür ve hemen bölünür. Bu fisyon olayı sonucunda atom çekirdeği Sezyum-140 ve Rubidyum-93’e dönüşür. Bunun yanında yeni nötronlar ve enerji açığa çıkar. Bu yolla ortaya çıkan enerjiye “nükleer enerji” adı verilir. Yeni ortaya çıkan nötronlar başka Uranyum-235 çekirdeklerine çarparak onların da bölünmesine sebep olur. Bu yolla sürekli enerji üretilmesi sağlanır. Bu olaya zincirleme tepkime denir ve “nükleer enerji” bu şekilde elde edilir. Atom bombasının mantığı da bundan çok farklı değildir. Santrallerde amaç üretim olduğu için kontrollüdür ancak atom bombasında amaç zaten yok etmektir. Bu silahlarda uranyum ve plütonyum gibi ağır elementlerin parçalanabilir izotopları, süperkritik kütle denilen belli bir ağırlık limiti üzerinde bir araya getirildiğinde zincirleme reaksiyona girerek çok büyük bir güç üretirler. Bu iki örnek fisyon olayıyla enerjinin nasıl ortaya çıkarıldığını gösterir. Bir de füzyon olayına örnek gösterebileceğimiz hidrojen bombaları vardır. Güneşin enerji kaynağı da zaten hidrojenin füzyona uğramasıdır. Hidrojen bombasında, ateşlenen bir fisyon bombası ile hidrojen çekirdekleri birleşmeye yani füzyona zorlanır, bu sayede çok yüksek bir enerji ortaya çıkar. Füzyon enerjisi fisyondan katbekat güçlüdür. Her iki enerji de atom bombasında kullanılır ancak günümüzde nükleer santrallerde yalnızca fisyon enerjisi kullanılır. Çünkü henüz füzyondaki büyük enerjiyi kontrol altına alıp yönlendirebilecek teknolojiye sahip değiliz. Füzyon reaktörleri için çalışmalar devam ediyor.
İşte bu büyük güç yok etmek amacıyla kullanılabileceği gibi yaşatmak için de kullanılabilir. Nükleer santrallerde bu güç kontrol altında tutularak çıkan enerji su kazanlarına yönlendirilir. Oluşan buhar tribünleri döndürür ve elektrik üretimi sağlar. Peki, madem nükleer enerji bu kadar iyi bir şey neden bazıları karşı çıkıyor diyebilirsiniz. Çünkü nükleer enerjinin olumsuz bir yanı da var. Bu atomlar parçalanırken aynı zamanda herkesin radyasyon adıyla bildiği bir ışıma yapıyor. Ve bu ışımanın insan sağlığına korkunç yan etkileri var. Santral çalışanları fisyonda kullanılan radyoaktif madde içeren çubukları yoğun beton duvarlar arasında gömerek depoluyor. Ancak bir sızıntı durumunda önü alınamayabilir. Bir nükleer santralde işler yolunda gitmediği zaman neler yaşandığını merak edenler “ÇERNOBİL’DE NE OLDU? l KARADENİZ’DE BÜYÜK FACİA” isimli videomuzu video sonunda çıkacak bağlantıya tıklayarak izleyebilirler. Bir videomuzun daha sonuna geldik. Videolarımızdan haberdar olmak için abone olmayı ve bizlere destek olmak için videoyu beğenmeyi unutmayın.