..

..
..

4 Nisan 2019 Perşembe

POLİTİK FİZİK – RICHARD A. MULLER




Nükleer Santrallerden Küresel Isınmaya, Manşetlerin Arkasındaki Fizik
(Değerli okuyucularım, 2009 yılında Kuzey Kaliforniya Kitap Ödülü’nü kazanan bu önemli eserin özetini sunuyorum.)
Dr. Muller, Kaliforniya Üniversitesi Berkeley yerleşkesinde fizik profesörüdür. Üst düzey hükümet danışmanıdır. Kitap Tuncay İncesu tarafından son derecede başarı ile tercüme edilmiştir. Berkeley’de atom demetleri konusunda önemli araştırmaları vardır.
Fizik sizi korkutuyor mu? Küresel ısınma, casus uydular, ICBM (Kıtalararası Balistik Füzeler), ABM (Anti Balistik Füzeler), fisyon ve füzyon sizi hayrete mi düşürüyor? Bombalarda ve güç santrallerindekiler dahil bütün nükleerlerin, aslında aynı şey olduğunu mu düşünüyor sunuz? Bir yanda fosil yakıtların tükenmekte olduğunu iddia edenler ile diğer yanda tükenmediğini söyleyenler arasında şaşırıp kalıyor musunuz? Küresel ısınma konusunda tartışmalar süregelirken, kimi önemli bilim insanlarının tartışmalar bitmiştir demesi aklınızı  karıştırıyor mu? Fizik ve yüksek teknoloji sizi kaybolmuş, şaşkın ve sarhoş gibi mi hissettiriyor?
Eğer öyleyse dünya lideri olmaya hazır değilsiniz. Dünya lideri bu konuları mutlaka anlamalıdır. Size birileri bir teröristin Manhattan’ın ortasına bir kirli bomba bıraktığını söylediği an, yerel bilim danışmanınıza telefon açıp durumun gerçekten ne kadar kötü olduğunu öğrenmeye çalışmanız için uygun bir zaman değildir. En kötü ihtimali varsayarak, bütün devlet kaynaklarını diğer projelerden çekip hemen bu yeni acil duruma yöneltmeye karar vermek için de iyi bir zaman değildir. Akıllı, çabuk ve orantılı davranmak için yeterli bilgiye sahip olmanız gerekir.
Güncelliği sebebi ile ve bizi doğrudan enerji konularına yönelteceği için terörizmle başlıyorum. Her şeyden önce, bir bomba, çok büyük bir enerjiyi çabucak ufak bir hacme salıveren aygıttan başka nedir ki? Fiziği anladığınız zaman Dünya Ticaret Merkezi’nde olanlar size daha berrak görünecektir. Hatta ilgili fiziği anladığınız zaman biyolojik silahları bile daha kolay anlayacaksınız.
Kapsayacağım ikinci konu, bütün dünya liderlerini ilgilendiren enerji konusudur. Enerji sayesinde ekonomiler yükseliyor, ya da zora giriyor; ülkeler enerji için savaşa giriyor; enerjinin lüzumsuz kullanımı çevre şartlarını bozuyor. Enerjiyi nereden elde ederiz, nasıl kullanırız, israf etmeyi önleyebilir miyiz? Enerji hakkında muhtemel hidrojen ekonomisinden, kömür, petrol ve güneş enerjisine kadar birçok sürprizler-gelecek teknolojileri tanımlayan ve sınırlayan gerçekler- vardır. Anlaşılıyor ki fosil yakıtları bu kadar çok sevmemizin temelleri de fiziktedir.
Enerjiye çok yakından ilgili konu nükleerdir; radyoaktivite, bombalar, reaktörler, atık tehlikesi gibi. Bunlar da kitabın üçüncü ana bölümünün konularıdır. Yönetici kamuyu korumalıdır, ama bu nükleerleri kullanmak mı yok saymak anlamına mı geliyor? Burada kolay bir cevap yoktur ve karar verirken ayrıntılar-fiziksel ayrıntılar- dikkate alınmalıdır.
Aşikardır ki geleceğimiz göklerde, uzaydadır. Yoksa öyle değil mi? Apollo-11’den sonra otuzdokuz yıl geçti, ama henüz aya geri dönemedik. Neler oluyor? Bizi alıkoyan nedir? Ekonomi mi, insan iradesi mi ya da fizik mi? Kitabın dördüncü kısmı uzay, uydular ile kütleçekimin potansiyeli ve sınırlarına ayrılmıştır.
En sonunda da bütün konuların en sıcağına –küresel ısınma- dokunuyorum. Bu konu fiziğin birçok değişik alanını ilgilendirdiği için ayrı bir bölümü hak ediyor. Dahası, bu öyle bir konu ki yanlış bilinenler, gerçekler kadar yaygın. Doğru bildiğiniz kimi olayları unutmanız gerekebilir; ama bunu, yönetici olduğunuzda daha akıllı kararlar verebilmek için yapmak zorundasınız.
Zaman zaman ekonomiye dokunulsa da esas konu başkadır. Dünya lideri olmak için bilmeniz gereken fizik işte budur. Gerisi artık size kalmıştır.
TERÖRİZM
Bir sonraki terörist saldırının ne zaman yapılacağını sanıyorsunuz? Nükleer bir patlama? Kirli bir bomba? Aynı anda patlatılan bir düzine ticari uçak? Ya da daha bildiğimiz bir şey, bir gökdelene çarpan bir uçak gibi?
Eğer yönetici sizseniz, böyle bir terörizmi karşılamak ve engel olmak en büyük sorumluluğunuzdur. Kuşkusuz ulusal güvenlik danışmanınızdan, CIA’den, Enerji Bakanlığı’ndan, kabinenizden ve birkaç köşe yazarından yardım alacaksınız. Ama sorumluluk sizin omuzlarınızdadır. Doğru kararı almazsanız kendinizi asla affetmeyeceğiniz gibi tarih de sizi affetmeyecektir. Sorumluluk ağırdır. Bu işi istediğinizden emin misniz?
Yönetici olmak kolay değil. Ama biraz fizik bilgisi yardımcı olabilir. Muhtemel saldırıların hepsi aynı derecede uygulanabilir ya da aynı derecede tehlikeli ya da aynı derecede karşı konulması zor değildir. 11 Eylül’ü hepimiz biliyoruz. Olaylara yeniden, ama bu defa fizik açısından bakarak neler olduğunu aydınlatmaya ve gelecekteki gerçek tehlikelerin ipuçlarını aramaya çalışalım.
ONBİR EYLÜL
Onbir Eylül 2001’de bu tür bir terörist saldırı hiç beklenmiyordu. El-Kaide 1.8 kiloton TNT’ye eşit enerji açığa çıkaran bir silah kullandı. Bu enerji Kuzey Kore’nin 9 Ekim 2006’da denemesini yaptığı nükleer silahın enerjisinden oldukça fazladır. Tahribatı yapan uçağın çarpması değildi. Uçağın ağırlığı 131 tondu ve satte 990 km hız yapıyordu. Hareket enerjisi 1 ton TNT’ye eşitti. Yıkıcı enerjinin gerçek kaynağı son derece basitti: Herbir uçağın Birleşik Devletleri boydan boya geçmesi için taşıması gereken 60 ton jet yakıtı vardı. İşte burada saldırının arkasındaki şaşırtıcı fizik gerçeği ortaya çıkıyor: Bir ton jet yakıtı ya da benzin havada yakıldığı zaman 15 ton TNT’nin enerjisini açığa çıkarır. Yani 60 ton benzin 900 ton TNT enerjisi açığa çıkarır. İki uçak için toplam 1800 ton, yani 1.8 kiloton TNT eşdeğeri eder.
Bu gerçek çok kişiyi hayrete düşürür. Ama bu konuda düşündüğünüz zaman olayı anlarsınız. TNT yüksek enerji taşıdığı için kullanılmaz, enerjiyi çok çabuk açığa çıkardığı için kullanılır. Bunu gerçekleştirebilir, çünkü benzin gibi hava ile birleşmesi gerekmez. TNT moleküllerindeki atomlar sıkıştırılmış ve bağlanmış yaylar gibidir: bağı kopardığınız zaman enerji uçarcasına açığa çıkar. TNT’nin bir molekülü kırılınca, çıkan enerji çevredeki bağları da koparır. Böylece TNT kimyasal bir zincir reaksiyon sonucu patlar. Saniyenin milyonda biri kadar bir süre içinde, yayların enerjisi hareket enerjisine dönüşür. Moleküllerin hızı yüksektir, bu da sıcak oldukları anlamına gelir. 11 Eylül teröristleri Dünya Ticaret Merkezi’ni tahrip etmek için yüksek bir güç kullanmadılar, jet yakıtının yüksek enerjisini kullandılar. Açığa çıkan enerji yüksek sıcaklık meydana getirdi. Yapının çeliklerindeki moleküllerin hızla hareket etmesini (titreşimi) sağladı. Moleküller ileri geri sallanırken yakındaki molekülleri iterler. Isınan cisimlerin genleşmesi bu yüzdendir. Ama çelik moleküllerinin birbirinden uzaklaşması aynı zamanda aralarındaki çekim kuvvetini zayıflatır. Sonuç olarak sıcak çelik soğuk çelikten daha zayıftır. En sonunda çelik yapının zayıflaması binanın çökmesine yol açtı. 11 Eylül teröristleri bu gerçeklerden çok iyi yararlandılar. Mohammet Atta Boston’da Amerikan Havayollarının 11 uçuş numaralı uçağına bindiği zaman taşıdığı yasal olmayan tek şey niyetiydi. Yanında silah, patlayıcı, uzun bıçak, hiçbiri yoktu. Havayolu kontrollerimizin çok iyi belgelenmiş tüm zaafiyetine rağmen, Atta ve diğer terörist arkadaşları için silahla yakalanma riski, şanslarını bu yolda denemeyecek kadar fazlaydı. Denemeleri de gerekmiyordu. Operasyonun en zekice yanı düşük risk faktörü idi. Patlayıcılara ihtiyaç yoktu. Uçağın içine hiçbir illegal silah sokulmasına gerek yoktu. Hemen hemen hiçbir alt yapı organizasyonu lazım değildi. Planın ortaya çıkarılma tehlikesi çok düşüktü, çünkü görevin ayrıntılarını bilmek zorunda olan teröristler pilotlardı. Atta’nın planı havayolları politikasına dayanıyordu; pilotları uçak kaçıranlarla işbirliği yapmaya yönlendiriyordu; o günlerde bu politika geçerliydi ama bir daha asla uygulanmadı. Tartışma, tehdit etme, sadece ne derlerse yap. Bu yaklaşım geçmişte birçok insanın canını (ve uçakları) kurtarmıştı. Atta, 11 Eylül’ün uçakların kolaylıkla kaçırılabileceği son gün olduğunun bilincindeydi. 11 Eylül’den sonra uçaklardaki sivil hava güvenlik görevlileri lüzumsuz hale geldi, çünkü artık hiçbir pilot uçağın kontrolünü istiyerek bir teröriste teslim etmeyecekti. Uçak kaçıran kişi pilotları öldürse bile, yolcuların ve personelin cesaret ve hiddeti artık durdurulamayacaktı. Dünya Ticaret Merkezi’ne yapılan saldırıdan tam bir saat onbeş dakika sonra United Havayollarının 93 numaralı uçuşundaki olay buydu. Tüm yolcular hemen pilot kabinine koştular.
Eğer bomba imal ettiyseniz, patlayıcının buharları muhtemelen bulunacaktır. Koklayıcı sistem geliştirilmiştir. Bu sistemin bombanın kendisini saptamasına gerek yoktur. İyi sarmalanmışsa zaten bombayı algılayamabilirler. Ama elbiselerinizden, saçınızdan, tırnaklarınızdan ve yanınızda taşıdığınız diğer şeylerden bomba kokusunu yok etmek çok zordur. Diğer insanlar bomba malzemesi gibi kokmazlar, patlayıcılarla uğraşmış olan teröristler bomba kokar. Sonuçta Dünya Ticaret Merkezi’ni yıkan, bir patlama değildi. Uçağın çarpması değildi. Yangındı.
BÜYÜK NÜKLEERLER
Füzelerimizde taşınan herbir savaş başlığı bir adamdan büyük değildir, ama yine de 100 kiloton TNT eşdeğeri enerji açığa çıkarır. Böyle bir bombanın yok etme menzili 800 m’den fazladır ve ısı radyasyonu 3 km’yi aşar. B-52’lerle taşınan M83 bombası megaton mertebesinde savaş başlığına sahiptir, yok etme yarıçapı 3 km ve ısı etkisi 8 km’ye uzanır. Böyle bir bomba, Manhattan’ın aşağı yarısının tümünü tahrip edebilir. Teröristlerin böyle bir silahı imal edebilme ihtimalleri pek yoktur. Nükleer silahlar bölümünde anlatacağım gibi, böyle büyük patlamalar elde edebilmek için iki kısımlı bomba kullanmak gerekir. Nükleer birincil kısım ikincil hidrojen kısmını ateşler. Tanıdığım uzmanların hepsi böyle bir tasarımı hiçbir terörist grubun başaramayacağı konusunda birleşiyorlar. Bunu yapabilmek için gerekli büyük bilimsel ve mühendislik programları, birçok ülkenin bile kapasitesi dışında olabilir. II.Dünya Savaşı’nda ABD’nin nükleer silah programı, Manhattan projesine katılmış olan fizikçi Luis Alvarez’e göre Sovyet silahları bile gizlice kurcalandıkları zaman kendisini imha edecek veya -nükleer patlama ile değil, bomba tasarımını tahrip eden bildiğimiz konvansiyonel patlamayla- şekilde tasarlanmışlardır.
TERÖRİST KİRLİ BOMBA
Radyolojik silahlar kirli bombanın şatafatlı ismi fisyon ya da füzyon silahları gibi nükleer patlama gerektirmezler, ama içinde bulunan radyoaktif maddeleri ortalığa yayan bildiğimiz patlayıcıları kullanırlar. Haberlere göre Saddam Hüseyin 1987’de böyle bir silahın denemesini yaptı, ama ne kadar etkisiz olduğunu görünce çalışmalara son verdi. 1995’te Çeçen asiler Moskova’nın İsmailovski parkına dinamit ve az bir miktar Cesium-137 gömdüler. Sonra bir TV kanalına yerini söylediler. Muhtemelen gerçeği fark ettiler; bombanın harp değeri patlamadan önce keşfedilmesinden daha fazlaydı. Bu tür silahların psikolojik etkisi sebep olabilecekleri sınırlı zarardan daha büyüktür.
Radyoaktif malzemelerin zararsız olduklarını söylemiyorum. Brezilya’nın Goiania şehrindeki hurdacıların hikayesini hatırlayın. 1987’de terk edilmiş bir radyoterapi makinasını bulmuş ve parçalarına ayırmışlardı. Makinada 1400 Curie’lik sezyum-137 bulunuyordu. (Bir Curie 1 gram radyumun radyoaktivitesidir.) İki erkek, bir kadın ve bir çocuk aşırı radyasyon zehirlenmesinden öldü; diğer 250 kişiye de radyasyon bulaştı. Boşaltılan 41 evden birkaçı yeterli derecede temizlenemedi ve yıkılmaları gerekti.
Böyle bir radyasyonun birkaç evle sınırlı kalmadığını, bir patlama ile bütün şehre yayıldığını hayal edin. Zayiat daha fazla olur muydu? Şaşırtıcı olarak cevap “hayır”dır. Eğer radyoaktivite bu şekilde saçılırsa, daha geniş bir alanın boşaltılması gerekir, ama bu olaya atfedilebilecek hiçbir özel ölüm vakası olmayacaktır. 1400 Curie’lik sezyum kaynağından 1 metre kadar uzakta yarım saatten az bir süre durursanız 450 rem’lik radyasyon alırsınız. Radyasyon zararı rem adıyla anılan bir birimle ifade edilir. Sezyum 137 için bu radyasyon dozu LD50 dir. Bunun anlamı tedavi edilmezseniz birkaç ay içinde bu radyasyondan ölme ihtimaliniz %50’den fazladır. Verilecek zararı arttırabilmek için, 1400 Curie’yi geniş bir alana, diyelim ki 1.5 km kenarı olan bir kareye yayacak patlayıcılar kullandım. Bunun sonucu 1 m2’ye 0.6 mili curie’lik bir radyoaktivite olacaktır. Dikkatli bir hesaplama gösterir ki, bu bölgede bulunursanız, bir saat süreli bir ışına maruz kalma sonunda aldığınız ışıma 0.006 rem yani 6 mili rem olacaktır. Bu radyasyon hastalık eşiğinin (100 rem) çok altında, minnacık bir miktardır, yani hiç hasta olmayacaksınız. Eğer hala bu alanda kalırsanız bir ay sonra bile dozunuz sadece 4 rem olacaktır ki, yine de radyasyon hastalığı eşiğinin oldukça altındadır. Eğer patlamadan dolayı hiç kimse hemen ölmemişse, hiçbir ölüm vakası olmayacaktır.
Şimdi kanser riskine bakalım. Orta derecede dozlar için tarihi ışınlamaların sonuçları gösteriyor ki, rem başına kanser riski artışı %0.04’tür. 4 rem’i %0.04 ile çarpın, kanser oluşması tehlikesini %0.16 bulacaksınız. Birleşik Devletler’de “doğal sebeplerden” kanser oranını yaklaşık olarak %20 alırsak, kirli bomba bölgesinde gece-gündüz bir sene süre ile yaşamak kanserden ölme ihtimalini %20.16’ya çıkarır. Bu elbette kötüdür, ama evinizi boşaltmanızı gerektirecek kadar kötü müdür? (Sanıyorum ki bir sene sonra radyoaktivite zaten temizlenmiş olacaktır.)
Dikkatlice hazırlanmış patlayıcıları tespit etmenin iyi bir yöntemi yoktur. En çok ilgiyi patlayıcılardaki azotu belirleyen nötron aktivasyonu yöntemi çekmiştir. Ama bu teknikte azot içeren deri ve diğer malzemelerden dolayı çok sayıda –her uçuşta birkaç defa- yanlış alarm üretilir. Bomba dedektörünü uyaran bir bagajı ne yapar sınız? Patlatır mısınız? Bol miktarda yanlış alarm olduğu sürece iyi bir çözüm bulmak mümkün değildir.
Daha iyi patlayıcı dedektörleri geliştirilmektedir. Nükleer elektrik kuadrapol-azot çekirdeğinin etrafındaki kimyasal çevreyi algılayan bir yöntem- daha az yanlış alarm ile gerçek bir umut sunuyor, ama henüz havaalanlarına monte edilmeye hazır durumda değil.
Osama bin Laden Afganistan’da laboratuarlar kurdu. Zamanla sadece gram değil kilolarca spor üretilebilir. Sovyet laboratuarlarında tonlarca şarbon yetiştirildi ve Aral Denizi’ndeki (İran ve Afganistan’ın hemen kuzeyinde) Vozrozhdeniye  Adası’na muhtemelen bir miktar suçiçeği virüsüyle beraber gömüldü. (Çamaşır suyuyla işleme tabi tutuldu, ama denemeler gösteriyor ki çoğu halen canlı durumdadır.) Sovyet şarbonunun antibiyotiklerin çoğuna dirençli olduğu rapor edilmişti. Yani Birleşik Devletlere karşı yapılan bu ilk biyolojik savaşın verdiği sınırlı kayba rağmen, ilerde neler olabileceği konusundaki tahminler kötümserdir. Ama şimdi vatandaş duyarlılığı o kadar yükselmiştir ki bu tür gruplar hemen fark edilecek ve rapor edilecektir. Teröristler DC-3 gibi bir uçağı yakıtla doldurup bir Pazar akşamı futbol stadyumu gibi bir yere yönlendirebilirler. Böyle bir saldırıyı önlemenin en iyi yolu, bu tür uçaklarla ilgili camiaların uyanık olmasıdır. Düzgün veri toplama yöntemleri yayılmanın kaynağını bulmak ve izole etmek için esastır.
ENERJİ
Enerji önemlidir, çünkü refahla doğrudan bağlantılıdır. Birleşik Devletler ile Çin’i ele alalım. Toplam üretimimiz onlarınkinin 20 katı. Enerji kullanımımız da onlarınkinin 20 katı. Çin’in neden deli gibi yeni güç santralleri, ortalama haftada bir yeni dev (gigawatt) tesis inşaa ettiğine şaşmamak lazım.
- Benzin eşit ağırlıktaki TNT’nin verdiğinden 15 misli enerji verir.
- Aynı enerjiyi veren kömür benzinden 20 defa ucuzdur.
- kenarı 1.6 km olan kareye öğlen vakti düşen güneş ışığı bir gigawatt elektrik   
  gücü verir. Bu miktar büyük bir kömür, hidroelektrik ya da nükleer santralin                         
  gücü kadardır.
GÜÇ
Eğer TNT bu kadar az enerji taşıyorsa neden hala onu
Doç.Dr.Çetin ERTEK
31.03.2019

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder