Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Nükleer füzyon, nükleer kaynaşma ya da kısaca füzyon; iki hafif elementin nükleer reaksiyonlar sonucu birleşerek daha ağır bir element oluşturmasıdır.Çekirdek tepkimesi olarak da bilinen bu tepkimenin sonucunda çok büyük miktarda enerji açığa çıkar.
| Nükleer fizik | ||||||||||||||
 | ||||||||||||||
| Radyoaktivite Fisyon Füzyon
| ||||||||||||||
- Termal füzyon için erime maddesine bakınız.
Bu işlemle oluşturulabilecek en ağır element demirdir. Reaksiyona giren çekirdekler -atom numarası 1 olan hidrojen veya izotopları deuterium ve gibi- düşük atom numarasına ait elementlerde ortaya çok büyük miktarda enerji çıkar. Nükleer füzyonun bu devasa enerji potansiyelinden ilk olarak, II. Dünya Savaşı'nı takip eden yıllarda, hidrojen bombası olarak da bilinen silahların üretiminde istifade edilmiştir.
Füzyon tepkimeleri Güneş'te her an doğal olarak gerçekleşmektedir. Güneş'ten gelen ışık, hidrojen çekirdeklerinin birleşerek helyuma dönüşmesi ve bu dönüşüm sırasında kütle kaybı karşılığı enerjinin ortaya çıkması sayesinde meydana gelmektedir. Kütle kaybının karşılığı enerjinin büyüklüğü Einstein'in ünlü E = mc² formülüyle hesaplanır.
Füzyondan enerji kaynağı olarak yararlanılması
Füzyon sonucunda açığa çıkan bağlanma enerjisini kullanmaktır. Ama bunu denetim altında oluşturmak oldukça zor bir iştir. Çünkü çekirdekler pozitif elektrik yükü taşır ve birbirlerine yaklaştırmak istenildiğinde çok şiddetli bir şekilde birbirlerini iterler. Bunların kaynaşmasını sağlamak için aralarındaki itme kuvvetini yenebilecek büyüklükte bir kuvvetin kullanılması gerekmektedir. Gereken bu kinetik enerji, 20-30 milyon derecelik bir sıcaklığa eşdeğerdir. Bu olağanüstü bir sıcaklıktır ve kaynaşma tepkimesine girecek maddeyi taşıyacak hiçbir katı malzeme bu sıcaklığa dayanamaz. Fisyondan farklı olarak; çekirdeklerin birleşmesi olayına füzyon denir. Fisyona oranla füzyon başına daha az, küçük ve hafif olduklarından; hafif bir çekirdeğin füzyonu, aynı kütlede ağır çekirdeğin parçalanmasından çok daha fazla enerji açığa çıkar. Dengelenmediği takdirde açığa çıkan enerji patlama noktasına kadar hızla yükselir ve ardından nükleer bir patlama meydana gelir.
Faydalı füzyon reaksiyonları
- D-T (döteryum-trityum) füzyon reaksiyonu
- D-D (döteryum-döteryum) füzyon reaksiyonu
Füzyon için sağlanması gereken şartlar
Sıcaklık
Füzyon, sırasında gereken (emilen) ısıdır.
Lawson kriteri
Plazmanın dağılmadan hapsedilmesi için gerekli zamanın ve plazma yoğunluğunun ilişkisini tanımlar.
Füzyon reaksiyonları
Bir füzyon reaksiyonundan öngörülen enerjinin elde edilmesi için
- Reaksiyon düşük sıcaklıkta oluşmalı
- Yüksek enerji açığa çıkmalı
- Büyük bir tesir kesitine sahip olmalıdır
- Tepkimeye girecek olan maddeler kolayca bulunabilmelidir
- Plazmanın yeniden ısıtılması için yüklü parçacıklar elde edilmeli
- Farklı etkileşmeleri önlemek için enerjisi yüksek olan nötronlar açığa çıkmamalıdır
D-T reaksiyonu
Döteryum bir proton ve bir nötrondan oluşan hidrojen çekirdeğinin bir izotopudur. Bilindiği gibi izotop proton sayısı aynı nötron sayısı farklı olan atom çekirdekleri için kullanılan bir tanımdır. Simgesel olarak 12H şeklinde gösterilir.
Trityum bir proton ve iki nötrondan oluşan Hidrojen çekirdeğinin bir diğer izotopudur. Simgesel olarak 13H şeklinde gösterilir. Döteryum- Trityum füzyon tepkimesi aşağıdaki şekilde meydana gelir.
Bu tepkimenin özellikleri
- Büyük tesir kesitine sahiptir
- Gerekli olan sıcaklık 4.4 keV�dir. 1 eV yaklaşık olarak 11600 K� dir. Yaklaşık olarak bu sıcaklık değeri 51040000 K lik bir sıcaklık demektir.
- Ortaya çıkan enerji 17.6 MeV gibi yüksek bir enerjidir.
- 3,5 MeV'lik enerjiye sahip olan helyum çekirdeği başka bir deyişle alfa parçacığı plazmanın yeniden ısıtılması için kullanılır.
D-T reaksiyonunun gerçekleştirilmesinde aşağıdaki problemlerle karşılaşılır.
- Trityum kolayca bulunan bir yakıt değildir. Oldukça ender bulunan Lityum çekirdeği izotoplarından aşağıdaki reaksiyonlar sonucu elde edilir.
- Bu tepkimeler füzyon reaktörünü çevreleyen bir lityum tabakası ile nötronların etkileşmesi sonucu elde edilir ve ürünler direkt olarak tepkimeye sokulabilir.
- D-T reaksiyonu sonucu açığa çıkan enerjisi yüksek olan nötronların reaktör ile etkileşmeye girerek reaktöre zarar vermesi maliyetin artmasına neden olur.bunların oluşmasında reaksiyonlarında çok büyük etkisi vardır. Ayrıca trityumun parçalanarak atomlarına ayrılmasına da füzyon denir.
D-D reaksiyonu
İki döteryum çekirdeğinin direkt olarak reaksiyona girmesiyle meydana gelen füzyon reaksiyonudur. Ve aşağıda gösterildiği şekilde meydana gelir.
- D-T reaksiyonundan daha düşük bir tesir kesiti yani reaksiyon oranına sahiptir. Ve dolaylı olarak bu olumsuz bir durumdur.
- 48 keV gibi yüksek bir sıcaklıkta meydana gelir.
- Füzyon reaksiyonu başına açığa çıkan enerji yaklaşık olarak 4 MeV kadardır.
- Yakıt deniz suyundan kolayca elde edilebilir.
D-D ve D-T füzyon reaksiyonlarının kıyaslanması
- D-T reaksiyonunun tesir kesiti D-D reaksiyonuna kıyasla daha büyüktür.
- D-T reaksiyonu daha düşük sıcaklıkta meydana gelir.
- Ticari olarak düşünülen füzyon tepkimesi maliyeti düşük olduğundan D-D reaksiyonudur.
Lawoise kriteri
- Plazmanın dağılmadan hapsedilmesi için gerekli zamanın ve plazma yoğunluğunun ilişkisini tanımlar
- Plazmanın dağılmaması için "Dışarı Çıkan Güç=İçeri Giren Güç" olmalıdır.
- D-T plazması için:
nd döteryum iyonları yoğunluğu ve nt trityum iyonları yoğunluğu toplamının ne elektron yoğunluğu toplamına eşit olması gerekir.
nD+nT=ne ve nT=nD olmalıdır. Bu son eşitlik plazmanın toplam elektriksel yük açısından nötr olması gerekliliğinden sağlanması gerekir,
- Plazma içinde üretilen güce karşı reaksiyonu başlatmak için plazmayı ısıtmakta kullanılan güç dengeli olmalı.
- Plazma içindeki reaksiyon oranı G =nD+nT<s V> ile tanımlanır.
- Eğer her füzyonda E kadarlık enerji üretilirse plazma içinde üretilen füzyon gücü;
Pfüzyon=(n/2)(n/2)s VE=(n2/4)s E j/s/cm³ olmalıdır bu plazma içinden dışarı çıkan güçtür.
- Eğer plazma bir T sıcaklığına sahipse toplam enerjisi
Etermal=(ne+nD+nL)(3/2)kT=3nkT dir.
Plazma enerjisinde bir t hapsetme süresi boyunca düzenli oranda kaybedilen enerji
Pkayıp=(3nkT)/t j/s/cm³'tür.
Bu durumda içeri giren güç ve dışarı çıkan güç için sahip olunan ifadeler
Pfüzyon>Pkayıp ise nt >(12 kT)/ (sVE)
Bu eşitsizlik Lawson Kriteri olarak anılır. Bu ifade plazmanın dağılması için gereken hapsedilme süresini ve hapsedilmesi gereken parçacık sayı yoğunluğunu verir.
- D-T reaksiyonu için nt > 3.1020 sn/cm³�dür.
- D-D reaksiyonu için bu değer nt
> 1022 sn/cm³ mertebesindedir.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- ^ a b c d "Nuclear fusion." Encyclopædia Britannica Ultimate Reference Suite. Chicago: Encyclopædia Britannica, 2011.
Dış bağlantılar
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Nukleer fuzyon nukleer kaynasma ya da kisaca fuzyon iki hafif elementin nukleer reaksiyonlar sonucu birleserek daha agir bir element olusturmasidir Cekirdek tepkimesi olarak da bilinen bu tepkimenin sonucunda cok buyuk miktarda enerji aciga cikar Nukleer fizikRadyoaktivite Fisyon Fuzyon Klasik bozunmalarAlfa Beta Gama isini Parcacik bozunumuGelismis bozunmalar Emisyon reaksiyonlariNotron emisyonu Pozitron emisyonu Proton emisyonuYakalamaEksicik yakalanmasi Proton yakalama Notron yakalama FisyonKendiliginden fisyon Bilim InsanlariHenri Becquerel Marie Curie Pierre Curie Alvarez Becquerel Bethe A Bohr N Bohr Chadwick Cockcroft Ir Curie Fr Curie Pi Curie Sklodowska Curie Davisson Fermi Hahn Jensen Lawrence Mayer Meitner Oliphant Oppenheimer Purcell Rabi Rutherford Soddy Strassmann Szilard Teller Thomson Walton WignerBu kutu goruntuletartisdegistirTermal fuzyon icin erime maddesine bakiniz Bu islemle olusturulabilecek en agir element demirdir Reaksiyona giren cekirdekler atom numarasi 1 olan hidrojen veya izotoplari deuterium ve gibi dusuk atom numarasina ait elementlerde ortaya cok buyuk miktarda enerji cikar Nukleer fuzyonun bu devasa enerji potansiyelinden ilk olarak II Dunya Savasi ni takip eden yillarda hidrojen bombasi olarak da bilinen silahlarin uretiminde istifade edilmistir Fuzyon tepkimeleri Gunes te her an dogal olarak gerceklesmektedir Gunes ten gelen isik hidrojen cekirdeklerinin birleserek helyuma donusmesi ve bu donusum sirasinda kutle kaybi karsiligi enerjinin ortaya cikmasi sayesinde meydana gelmektedir Kutle kaybinin karsiligi enerjinin buyuklugu Einstein in unlu E mc formuluyle hesaplanir Fuzyondan enerji kaynagi olarak yararlanilmasiFuzyon sonucunda aciga cikan baglanma enerjisini kullanmaktir Ama bunu denetim altinda olusturmak oldukca zor bir istir Cunku cekirdekler pozitif elektrik yuku tasir ve birbirlerine yaklastirmak istenildiginde cok siddetli bir sekilde birbirlerini iterler Bunlarin kaynasmasini saglamak icin aralarindaki itme kuvvetini yenebilecek buyuklukte bir kuvvetin kullanilmasi gerekmektedir Gereken bu kinetik enerji 20 30 milyon derecelik bir sicakliga esdegerdir Bu olaganustu bir sicakliktir ve kaynasma tepkimesine girecek maddeyi tasiyacak hicbir kati malzeme bu sicakliga dayanamaz Fisyondan farkli olarak cekirdeklerin birlesmesi olayina fuzyon denir Fisyona oranla fuzyon basina daha az kucuk ve hafif olduklarindan hafif bir cekirdegin fuzyonu ayni kutlede agir cekirdegin parcalanmasindan cok daha fazla enerji aciga cikar Dengelenmedigi takdirde aciga cikan enerji patlama noktasina kadar hizla yukselir ve ardindan nukleer bir patlama meydana gelir Faydali fuzyon reaksiyonlari D T doteryum trityum fuzyon reaksiyonu D D doteryum doteryum fuzyon reaksiyonuFuzyon icin saglanmasi gereken sartlarSicaklik Fuzyon sirasinda gereken emilen isidir Lawson kriteri Plazmanin dagilmadan hapsedilmesi icin gerekli zamanin ve plazma yogunlugunun iliskisini tanimlar Fuzyon reaksiyonlariBir fuzyon reaksiyonundan ongorulen enerjinin elde edilmesi icin Reaksiyon dusuk sicaklikta olusmali Yuksek enerji aciga cikmali Buyuk bir tesir kesitine sahip olmalidir Tepkimeye girecek olan maddeler kolayca bulunabilmelidir Plazmanin yeniden isitilmasi icin yuklu parcaciklar elde edilmeli Farkli etkilesmeleri onlemek icin enerjisi yuksek olan notronlar aciga cikmamalidirD T reaksiyonu Doteryum bir proton ve bir notrondan olusan hidrojen cekirdeginin bir izotopudur Bilindigi gibi izotop proton sayisi ayni notron sayisi farkli olan atom cekirdekleri icin kullanilan bir tanimdir Simgesel olarak 12H seklinde gosterilir Trityum bir proton ve iki notrondan olusan Hidrojen cekirdeginin bir diger izotopudur Simgesel olarak 13H seklinde gosterilir Doteryum Trityum fuzyon tepkimesi asagidaki sekilde meydana gelir Bu tepkimenin ozellikleri Buyuk tesir kesitine sahiptir Gerekli olan sicaklik 4 4 keV dir 1 eV yaklasik olarak 11600 K dir Yaklasik olarak bu sicaklik degeri 51040000 K lik bir sicaklik demektir Ortaya cikan enerji 17 6 MeV gibi yuksek bir enerjidir 3 5 MeV lik enerjiye sahip olan helyum cekirdegi baska bir deyisle alfa parcacigi plazmanin yeniden isitilmasi icin kullanilir D T reaksiyonunun gerceklestirilmesinde asagidaki problemlerle karsilasilir Trityum kolayca bulunan bir yakit degildir Oldukca ender bulunan Lityum cekirdegi izotoplarindan asagidaki reaksiyonlar sonucu elde edilir Bu tepkimeler fuzyon reaktorunu cevreleyen bir lityum tabakasi ile notronlarin etkilesmesi sonucu elde edilir ve urunler direkt olarak tepkimeye sokulabilir D T reaksiyonu sonucu aciga cikan enerjisi yuksek olan notronlarin reaktor ile etkilesmeye girerek reaktore zarar vermesi maliyetin artmasina neden olur bunlarin olusmasinda reaksiyonlarinda cok buyuk etkisi vardir Ayrica trityumun parcalanarak atomlarina ayrilmasina da fuzyon denir D D reaksiyonu Iki doteryum cekirdeginin direkt olarak reaksiyona girmesiyle meydana gelen fuzyon reaksiyonudur Ve asagida gosterildigi sekilde meydana gelir D T reaksiyonundan daha dusuk bir tesir kesiti yani reaksiyon oranina sahiptir Ve dolayli olarak bu olumsuz bir durumdur 48 keV gibi yuksek bir sicaklikta meydana gelir Fuzyon reaksiyonu basina aciga cikan enerji yaklasik olarak 4 MeV kadardir Yakit deniz suyundan kolayca elde edilebilir D D ve D T fuzyon reaksiyonlarinin kiyaslanmasi D T reaksiyonunun tesir kesiti D D reaksiyonuna kiyasla daha buyuktur D T reaksiyonu daha dusuk sicaklikta meydana gelir Ticari olarak dusunulen fuzyon tepkimesi maliyeti dusuk oldugundan D D reaksiyonudur Lawoise kriteri Plazmanin dagilmadan hapsedilmesi icin gerekli zamanin ve plazma yogunlugunun iliskisini tanimlar Plazmanin dagilmamasi icin Disari Cikan Guc Iceri Giren Guc olmalidir D T plazmasi icin nd doteryum iyonlari yogunlugu ve nt trityum iyonlari yogunlugu toplaminin ne elektron yogunlugu toplamina esit olmasi gerekir nD nT ne ve nT nD olmalidir Bu son esitlik plazmanin toplam elektriksel yuk acisindan notr olmasi gerekliliginden saglanmasi gerekir Plazma icinde uretilen guce karsi reaksiyonu baslatmak icin plazmayi isitmakta kullanilan guc dengeli olmali Plazma icindeki reaksiyon orani G nD nT lt s V gt ile tanimlanir Eger her fuzyonda E kadarlik enerji uretilirse plazma icinde uretilen fuzyon gucu Pfuzyon n 2 n 2 s VE n2 4 s E j s cm olmalidir bu plazma icinden disari cikan guctur Eger plazma bir T sicakligina sahipse toplam enerjisi Etermal ne nD nL 3 2 kT 3nkT dir Plazma enerjisinde bir t hapsetme suresi boyunca duzenli oranda kaybedilen enerji Pkayip 3nkT t j s cm tur Bu durumda iceri giren guc ve disari cikan guc icin sahip olunan ifadeler Pfuzyon gt Pkayip ise nt gt 12 kT sVE Bu esitsizlik Lawson Kriteri olarak anilir Bu ifade plazmanin dagilmasi icin gereken hapsedilme suresini ve hapsedilmesi gereken parcacik sayi yogunlugunu verir D T reaksiyonu icin nt gt 3 1020 sn cm dur D D reaksiyonu icin bu deger nt gt 1022 sn cm mertebesindedir Ayrica bakinizNukleer reaktor Uclu alfa sureci Proton proton zincirleme tepkimesi KAO dongusu Atom cekirdegi Periyodik tabloKaynakca a b c d Nuclear fusion Encyclopaedia Britannica Ultimate Reference Suite Chicago Encyclopaedia Britannica 2011 Dis baglantilar