Fisyon Nedir? Atomun Parçalanması, Nükleer Enerji ve Atom Bombası Yapımında Nasıl Kullanıldı?

Laboratuvar koşullarında ya da doğal bozunma ile bir atom 2 parçaya bölündüğünde enerji açığa çıkarır. Bu süreç fisyon (ayrışma) olarak bilinir. Enerji kaynağı olarak büyük bir potansiyele sahip olmasına rağmen neden olabileceği çevre, güvenlik ve politik alanlarındaki endişeler kullanımına engel olabilir.

Fisyon Nedir?

Bir atom merkezi çekirdeğinin içinde protonlar ve nötronlar içerir. Fisyon sırasında çekirdek, radyoaktif bozunma sonucunda veya nötrino olarak bilinen atom altı parçacık bombardımanı sonucunda parçalanabilir. Kayıp kütlenin enerjiye dönüşmüş olması sebebiyle, bölünme sonucunda ortaya çıkan parçaların toplam kütlelerinin birleşimi, orijinal çekirdeğin kütlesinden daha küçüktür.

Kontrollü fisyon, atom çekirdeğine yapılan hafif nötrino bombardımanları atomun çekirdeğini prosedürü başlatan, nötronun 200 katı kadar olan benzer boyutlu iki küçük parçaya ayırdığında meydana gelir. Ayrıca en az 2 nötrino daha serbest kalır. Bu tipteki kontrollü reaksiyonlar nükleer enerji tesislerinde enerji açığa çıkarmak için kullanılırken, kontrolsüz reaksiyonlarsa nükleer silah yakıtı olabilir.

Ağır bir elementin merkezindeki parçanın daha küçük çekirdeğe parçalanırken, kendiliğinden yüklü bir parça yaydığı radyoaktif fisyon, sık gerçekleşmez ve yalnızca ağır elementlerde olur.

Fisyon, iki çekirdeğin ayrılmak yerine bir araya geldiği füzyon sürecinden farklıdır.

Atom Enerjisinin Keşfi

1938 yılında, Alman fizikçi Otto Hahn ve Fritz Strassman, ağır elementler üretmeye çalışırken, uranyum atomunu nötronlar ile bombaladılar. Şaşırtıcı bir şekilde ikili, başlangıçtaki uranyumu önemli ölçüde küçük olan baryum ve kripton elementlerine ayırdılar. Fizikçiler, önceki denemelerinde sadece bir atomun çok küçük parçalarını elde etmişlerdi, bu yüzden ikili bu beklenmedik sonuç ile şaşkına döndü.

Hitler'in Avusturya'yı işgali sonrasında İsveç'e kaçan, Avusturya doğumlu fizikçi Lise Meitner, bölünmenin ayrıca enerji de açığa çıkarttığını fark etti. Sorun üzerinde çalışırken, fisyonun çarpışma başlatan her bir nötron için iki nötron ürettiğini fark etti. Nihayetinde diğer fizikçiler, serbest kalmış her yeni nötronun, her biri en az iki tane olmak üzere iki ayrı reaksiyona neden olabileceğini fark etmişlerdi. Tek bir çarpışma zincir reaksiyonunu başlatarak daha fazla enerji açığa çıkmasına neden olabilirdi.

Enerji ve Yıkım: Manhattan Projesi

Adeta "fikirsel bir zincirleme reaksiyon" sonucunda, bilim insanları yeni keşfin açabileceği yeni olasılıkların farkına varmaya başladı. 2. Dünya Savaşı'nın başlangıcında Macar fizikçi Leo Szilard tarafından hazırlanan ve Albert Einstein imzalı bir mektup, ABD başkanı Franklin Roosevelt'e gönderildi. Mektup, böyle bir araştırmanın "epik ölçülerde" bir bomba yapımında kullanılabileceğine değiniyordu. Ayrıca bu silahın Almanlar tarafından yapılabileceğini ve Amerika'nın çok yakınlarına bırakılabileceğini söylüyordu. Roosevelt, Amerikan araştırma bütçesinden fon ayırdı ve 1941 yılında ulusal savunmaya yönelik araştırma uygulamak üzere Bilimsel Araştırma ve Geliştirme Ofisini kurdu.

1943 yılında ABD Mühendisler Kolordusu, bir nükleer silah yapmak için araştırmalar yapma görevini üstlendi. Manhattan Projesi olarak bilinen bu çok gizli proje, Temmuz 1945 yılında ilk atom bombası yapılana kadar devam etti. Sonraki iki atomik silah askeri operasyonun bir parçası olarak Japonya'nın Nagazaki ve Hiroşima şehirlerinde kullanıldı.

O andan itibaren, nükleer araştırmalar her şey hesaba katılarak oldukça hassas bir şekilde devam etti. Bilginin kendisi karmaşık değil, fakat süreçte kullanılan materyallerin finanse edilmesi önemli ölçüde zordur.

Çoğunlukla fisyon, bir nükleer enerji sahasında enerji elde etmek için kullanılır. Ama süreç önemli miktarda hem insanlar hem de çevre için tehlikeli olabilecek nükleer atıklar yaratır. Aynı zamanda insanlar, genellikle nükleer enerji tesisleri ile gelebilecek tehlikelerden korkuyor ve onları kendi bölgelerinde istemiyorlar. Bu tür sorunlar, nükleer enerjinin geleneksel enerji kaynakları (örneğin fosil yakıtlar) kadar popüler olmamasına neden oluyor.

1960'larda ABD hükümeti, fisyonun roketlerde itici güç olarak kullanılmasına olanak kılan yeni bir metot keşfetti; ama 1963 yılında imzalanan Nükleer Test Sınırlandırma Yasağı Anlaşması, toprağın üstündeki her türlü nükleer silah patlamasına son verdi. Bu da, geçici süre için de olsa, fisyon-yakıtlı roketlerin testlerine kapıyı kapattı.