Nükleer fisyon nasıl çalışır?

02 Tem 04:19

Nükleer fisyonda uranyum-235 (U-235) atom çekirdeğine bir termal nötron çarptığında, çekirdek ikiye ayrılır ve ortaya büyük miktarda enerjiyle birlikte 2-3 yeni nötron çıkar. Bu nötronlar diğer U-235 çekirdeklerine çarparak onları da parçalar, böylece zincirleme reaksiyon devam eder. Bu süreci daha önceki bir projede simüle ettiğimde, nötronların kineticsini ve moderatör (genellikle su) kullanarak nasıl yavaşlatıldığını gözlemlemiştim—çünkü hızlı nötronlar U-235 yerine U-238 tarafından daha az emildikleri için reaksiyonun verimli devamı için yavaşlamaları şart. Kontrol açısından, reaktörlerdeki kontrol çubukları (genellikle kadmiyum ya da bor) nötronları emerek reaksiyon hızını ayarlıyor. Çubukları derine ittiğinde emilen nötron sayısı artar, reaksiyon yavaşlar; dışarı çektiğindeyse nötronlar serbest kalır ve zincir reaksiyon hızlanır. Uranyum zenginleştirmesi konusunda, doğada bulunan uranyumun sadece %0.7’si U-235 iken, santraller genellikle %3-5 oranında zenginleştirilmiş yakıt kullanır. Bu süreç, uranyumun gaz difüzyonu ya da santrifüj yöntemiyle izotoplarına ayrıştırılmasıyla gerçekleştiriliyor—bunu bir stajda izlemiş ve uranyum heksaflorürün (UF6) kimyasal davranışları hakkında notlar almıştım.

02 Tem 05:40

Uranyum-235 atomlarının fisyonu için ilk olarak bir nötronun bu atomun çekirdeğine çarpması gerekiyor. Bunun sonucunda atom ikiye bölünür, daha fazla nötron açığa çıkar ve bu da zincir reaksiyonunu başlatır. Kontrol çekirdekteki nötronları emerken fazla ısınan bu nötronları soğurmak için grafit çubuklar kullanılıyor. Ur-235'in zenginleştirilmesi ise santrifüjlerle daha hafif U-235 izotoplarını konsantre edip doğadaki %0.7'lik oranı %3-5 aralığına çıkarmakla oluyor.