ÇEKMECE NÜKLEER ARAŞTIRMA VE EĞİTİM MERKEZİ’NDE DENEYSEL REAKTÖR FİZİĞİ ÇALIŞMALARI V

Küçük reaktör parametresi çalışması ÇNAEM Report No:47 çıktıktan ve makale Amerika’da basıldıktan sonra Amerika’ya davet edildim. Eylül 1969’dan Eylül 1970’e kadar Amerika’daydım. Transactions of American Nuclear Society’de iki makalem daha basıldı. Üniversitem Amerika’nın ilk 40’ına giren University of Notre Dame, South Bend, Indiana idi.

68 olaylarından dolayı Türkiye çok karışmıştı. Gitmeden önce deneylerde kullandığım küçük kritik-altı reaktörde sabotaj ile karşılaştım. Uranyum çubukların koruyucusu alüminyum zırhlar, 19 yerinden kasten delinmişti. Kendi ülkemde, araştırma reaktöründe yapılan bu sabotaj beni çok sarstı. Hemen olayı anlatan bir tutanak hazırladım. İmzaladım. Bana yardım eden Arif  İşyar arkadaşım da imzaladı. Belgeyi bölüm başkanına götürdüm (Turan Enginol), imzalamasını rica ettim. “İmza etmem” dedi. İşi daha yukarıya aksettirmedim.

TR-I reaktörü 27 Mayıs 1962’den 11 Eylül 1977’ye kadar sürekli olarak 15 yıl çalıştırılmıştır. 1969 yılında Amerika’ya gitmeden önce HUSKY nötron spektrometresinde, nötronları 1.456 eV’ta ayarladım. 26,28,44 mikron kalınlığında üç İndium foil sandviç yapılarak bu mono-enerjetik nötronlarla spektrometre içinde ışınlandı. Kullandığımız reaksiyon ¹¹⁵In (n, δ)¹¹⁶ In^m dir. Nötron gören yüzeyler ve görmeyen yüzeyler olarak 6 yüzey GM ölçü aletine kondu ve ölçüldü. Üçüncü foilin yüzeyindeki saymalar teorik müsaade edilen saymalardan çok yüksek çıktı. Yıllarca bunun üzerinde uğraştım, sonuçta “nötronların derine nüfuz etme özelliğini” buldum. Literatürde bu deney ilk defa yapılıyordu. Prof.Dr. Cavit Erginsoy (Türkiye’nin yetiştirdiği en saygın deneysel fizikçisi) kristallerde alfa ışınlarının derine nüfuz etme özelliğini daha önce bulmuştu. Metallerin %80’i kristal yapıya sahiptir. İndium tabanı 4’e 4 Anström uzunluğunda küçük kare prizmalardan meydana gelmiştir. Gönderdiğim nötronların De Broglie dalga boyu 0.24 Anströmdür. Bu kristallerden geçmesi çok kolaydır ve öngörülenden daha çok derine ulaşırlar.

İndium foiller nötron hüzmesine dik olarak ışınlanmıştır. (IAEA Report No: RL-44). Bu deneyler sonunda doçentlik tezimin oluşmasına zemin hazırlamıştır.

Bu arada ben, TR-I reaktörünün içine, hacmi belli boşluklar koyarak (void coefficient) boşluk katsayısını da deneysel olarak ölçtüm. Benim küçük reaktörümde Dysprosyum foiller kullanarak moderatörle Uranyuma yaklaşırken ve Uranyum içinde nötron akısının değişimini ölçtüm ve bunun grafiğini çizdim. Buradan termik (f) utilizasyon faktörünü (thermal utilisation factor) buldum. k_∞=η.p.Ɛ.f  Burada p’yi reaktör çubuklarının içindeki düzenekten buldum. η nötron başına düşen ortalama nötron sayısı , Ɛ da (fast fission factor) hızlı fisyon faktörü olarak yaptırdığım bir aletle ölçülür. Bu alet literatüre 1955 yılında geçmiştir. Bu yolla küçük reaktörün çoğalma faktörü bulunur. Optimum durum için yakıt çucukları arasındaki uzaklık ne olmalıdır? Sorusunun cevabı bu surette deneysel yolla bulunur. p’nin tayininde %10-15’lik hata yakıt elemanları arasındaki uzaklığın yanlış bulunmasından dolayı, optimum durum gözden kaçırılmış milyonlarca dolar kayıp sineye çekilmiştir.

Stanford Üniversitesi’nden Prof.Dr. Sidney Fiarman’ın Mart 24, 1975 tarihinde bana gönderdiği mektuba göre, Amerika’da, Brookhaven National Laboratory’de (BNL) çözülmemiş bir benchmark problemi olarak, ölçülmüş g₂₈ değeri hesap edilen değerden %10 daha küçük bulunmuştur. Bizim metodla ölçtüğümüz değerler bu durumda hesaplara uymaktadır. İzah edebildiğimiz bu fark 7 benchmark’ta da kendini göstermektedir. Bizim önerdiğimiz ölçü metodu ve kimyasal ayırım uygulanmadan hakikate (optimum durum) varılamaz. Burada p, g₂₈’in bir fonksiyonudur. “BNL” deki bu toplantı Mart 1975 yılında yapılmıştır. Bu toplantıda “1969 yılındaki makalenizden kimse bahsetmiyor, bu hayret edilecek bir durumdur” diyor, Prof.Dr. Fiarman. Bu bilgi kullanılmamıştır, milyonlarca dolara mal olmuştur. Çalışmanız Amerikan Nükleer Sosyetesi’nin en seçkin mecmuasında neşredilecek, bundan kimsenin haberi olmayacak (!). Bu çalışmam, 1969 yılında İstanbul Üniversitesi’nde, Ph.D doktora tezi olarak kabul edilmiştir.

03.06.2017

Doç.Dr.Çetin ERTEK

ÇEKMECE NÜKLEER ARAŞTIRMA VE EĞİTİM MERKEZİ’NDE DENEYSEL REAKTÖR FİZİĞİ ÇALIŞMALARI IV

TR-I reaktörü nötron spektrometresi ile daha birçok çalışma yapıldı ve literatüre geçti. Ben Çekmece’de hızlı nötronların spektrumunu çeşitli (İn, Cu, Eu vs) varaklarla ölçerken, diğer yandan SAND II kodu ile hızlı nötron spektrumu hesaplarını yapmak için İstanbul Teknik Üniversitesi Taşkışla binasındaki IBM 650 lambalı bilgisayarı çalıştırıyor, sonuçları karşılaştırıyordum. Aynı zamanda, İTÜ Maslak Nükleer Enerji Enstitüsü’nde, arada sırada oraya davet edilen Doç.Dr. Helmuth Böck ile birlikte Avusturya’daki ve Türkiye’deki TRIGA Mark-II reaktörlerinde moderatör su içindeki impuriteleri ölçtük.

20-25 seneden beri Çekmece’ye taze kan, araştırmacı alınmadı. (380.000 ton Toryumumuz olsa bile) Sanayide kontrol amacı ile Ir-192 (İridyum) radyo-aktif kaynak üretimi 1998’e kadar yapıldı. 20 yıldır yapılmıyor. Türkiye büyük bedellerle dış firmalardan alıyor. Tc-99m ve radyo-farmasotiklerin üretimi, isteğe bağlı radyo-izotop üretimi, radyasyon ölçü cihazlarının yapımı 20 senedir yapılmıyor. Çevre (biyolojik), cevher (jeolojik) ve metal örneklerinde nitel ve nicel element analizleri, eser element tayini (NAA, ICP) yapılıyordu, 20 yıldan beri yapılmıyor. Merkez içi ve merkez dışı sürekli analiz hizmetleri, gıdalarda radyoaktif analiz hizmetleri, petrol, deterjan gibi kirleticilerin kimyasal analizi de aynı durumda. Reaktör çalışmazsa, eliniz ayağınız kesik demektir. Nükleer analiz yöntemlerini uygulayarak toprak örneklerinde Uranyum ve Toryum araştırmaları, maden ve kaplıca sularının doğal radyoaktivite düzeyinin tayini, çevre radyo-ekolojik araştırmalar, canlı ve cansız çevresel örneklerde radyoaktivite, Çekmece Gölü’nün ve Karadeniz kirlenmesinin son durumu büyük sekteye uğramıştır.17 Ağustos 1999 İzmit Depremi, sonra alınan kararlar, büyük gecikmelere sebep olmuştur. Depremden sonra TR-I reaktör ve duvarlarında en ufak bir çizik dahi olmamıştır. Bu reaktör, son derece seçkin bir Türk inşaat firması tarafından özel itina ile inşa edilmiştir. Betonu ve havuz kenarı, her karesi, çifte sıkıştırılmış beton ile inşa edilmiştir. Zelzeleden sonra, tekrar emniyetle çalıştırılabilecek durumdaydı. 400 milyarlık bir proje ile duvarlar tekrar elden geçti. Reaktör uzun müddet çalışmadı. Şu anda M.A.N. nötron difraksiyon aleti ambarda duruyor. HUSKY nötron spektrometresi söküldü. 10.000 US Dolarlık Berilyum mono-kristali kasaya kondu. 1956’dan 1962’ye kadar geçen kıymetli zaman değerlendirilememiştir.

1962’den 1970’e kadar reaktör 1 MW güçte haftada 5 gün muntazam çalışmış, yapılan bütün deneyler, kalibrasyonlar, ölçüler kendi matbaamızda çeşitli raporlar, makaleler halinde neşredilmiştir. Örneğin benim Uranyum Çubukları arasında ürettiğim ve ölçtüğüm Plutonyum (Türkiye’de bir ilk) Nuc. Sci.and Engineering mecmuasında Mayıs 1969’da neşredilmiştir. Bu makalede ölçülen miktar 1 gramın milyonda birinin milyonda biridir. Miktar 10^-12 gram. Çalışma 7 yıl sürmüştür. 3 yılı kimyasal ayırmaya sarfedilmiştir. Japon İşimori ayırma tekniği ile Ali Yalçın tarafından üstün başarı ile uygulanmıştır. Projede 3 kimyacı kullanılmıştır. Aynı zamanda Fahri Domaniç, Ömür Akyüz ve Çetin Cansoy, HUSKY nötron spektrometresinde kadmiumun tesir kesitinin enerjiye bağlılığını büyük başarı ile ölçmüşlerdir. Ölçümler Berilyum mono-kristal kullanıldığı için İsviçre’nin çoper sonuçlarından daha hassas bulunmuştur. Sonuçlar literatürde neşredilmiştir. Bu iki proje BNL (Brookhaven National Laboratories) Long Island, USA tarafından Çekmece’ye teklif edilmiş. Merkez Müdürümüz Prof.Dr. Sait Akpınar tarafından kabul edilmiştir. Ertek’in projesi için, Amerika’dan % 1.143 zenginleştirilmiş Uranyum çubuklarının ortasına kadar ulaşabilmek için çeşitli aletler, kadmium yüzükler, uranyum foiller, tabii uranyum foiller Amerika’dan sağlanmıştır. Bu proje için TR-I reaktörü modifiye edilmiştir. Termal kolon’daki bütün grafitler çıkarılmış, yerine 10 tonluk bir su tankı yerleştirilmiştir. Parametreleri ölçülecek bu kritik altı küçük reaktör, bir araba vasıtasıyla, tankın içinden TR-I nötron gören yüzüne yerleşecek şekilde dizayn edilmiştir. TR-I reaktörü 1 MW güçte çalıştığında küçük (kritik altı) reaktör 10⁹ nötron/cm² saniyelik nötron akısı ile 4 saat ışınlanır. Bu küçük reaktörün içinde, 1 gramın milyonda birinin milyonda biri kadar Plutonyum üretilir. Plutonyum plutonyum olmadan önce Neptünyum -239 halindedir. 2-35 gün yarı ömrü vardır. Biz onu ölçtük. Miktar 10^-12 gram. Ölçülere çok emek verdim, çok tekrar ettim. Eş zamanlı devrelerde de ölçü aldım. Kimyasal ayırım yaptıktan sonra da, evvel de devamlı ölçüler aldım. Ölçtüğümüzün doğru olup olmadığını anlamak için örneklerimizden Neptinium -239’un yarı ömrünü de ölçtük. Literatürden daha iyi sonuçlar bulduk.

Burada sırası gelmişken, değerli kimyacı arkadaşım Ali Yalçın’a şükranlarımı bir kere daha belirtmek isterim. Bu ilginç ölçüleri makalelerimden ve kitabımdan daha detaylı takip edebilirsiniz.

27.05.2017

Doç.Dr.Çetin ERTEK

ÇEKMECE NÜKLEER ARAŞTIRMA VE EĞİTİM MERKEZİ’NDE DENEYSEL REAKTÖR FİZİĞİ ÇALIŞMALARI III

ÇNAEM’de ve İTÜ Maslak Nükleer Enerji Enstitüsü’nde zamanla tam 850 kişi uzman olarak yetiştirilmiştir. Bu az bir başarı değildir. Fakat Toryum’a hedeflenememek yüzünden, bu az bulunur beyinlerden kimileri, üniversitelere geçmiş, kimileri çeşitli bilgisayar firmalarında iş bulmuş, kimileri Almanya’ya gitmiş, kimileri İngiltere’ye gitmiş, özet olarak maalesef dağılmışlardır. Bu Türkiye’miz için büyük kayıptır.

800^o santigrad derecenin üstünde çalışan reaktörlerde, bilindiği gibi tuzlu sudan tatlı su elde etmek, hidrojen üretmek, kirli suyu arıtmak mümkündür. Elektrik enerjisi üretirken bunları da yapmak mümkündür. Atmosfere CO₂ salmadığı için ve sera etkisi olmadığı için, sürdürülebilir ve temiz olduğu için büyük avantajlara sahiptir. Çekmece’ye Amerika’dan hibe edilen % 1.143 zenginleştirilmiş Uranyum ihtiva eden 69 çubuklu 104 kg ağırlığındaki küçük reaktör içinde ölçülen reaktör parametreleri hesaplarla karşılaştırılacaktı. Biz ölçüleri yaptık bitirdik, onlar hesapları bize göndermediler, sözlerinde durmadılar. Biz de karşılaştırmayı bu yüzden yapamadık. 30-35 sene sonra bizim nükleer mühendisler hesabı yapacak seviyeye geldiler, fakat merak edip hesabı yapmadılar. Aynı şekilde Gazi Üniversitesi de, Malatya Üniversitesi de hesabı yapmadılar.

Bu neyi gösteriyor biliyor musunuz? Biz daha deneyle hesapların beraber yürütülerek yapma refleksinin bizde kazanılmamış olduğunu gösterir. Hesapta birçok kabuller yaptınız, bunların doğru olduğu kanaatine nasıl varabilir siniz? Bizim deneylerimizin sonuçlarını, Çekmece’yi ziyaret eden Nobel fizikçileri E. Wigner ve Glenn T.Seaborg deney sonuçlarımızı çok beğendiler. Projenin yürütücüsü Brookhaven National Laboratuarı’ndan Dr. Herbert Kouts idi. İkinci proje için gelen Amerikalı nükleer ilim adamı Dr. V.Sailor idi. Literatürde bu insan nötronların malzemelere nasıl davrandıklarını ölçen ve ciltlerle raporları yazan ve veri kütüphanesini hazırlayan kişidir. Dr. Herbert Kouts ise, o sıralar İngilizlerle-Fransızların birlikte yürüttükleri nükleer güç santralının menajeri idi. Reaktör fiziğinde dünya çapındaydı ve devamlı ölçülebilir parametrelerle, hesaplanabilir parametreleri bulmak esas uzmanlaşmış alanı idi. Kendisinden çok şey öğrendim. Minnettarım.

Biraz daha sonra, Prof.Dr. Ahmet Yüksel Özemre Kurum Başkanı iken, yakıt elemanı grubu, kimya grubu, mekanik atölyeler, başta uzman Ertok Kuntel 1.5 yıl gibi kısa bir zaman içinde Toryum Yakıt Elemanı yapan pilot-tesisi inşa ettiler ve başarı ile üretime başladılar. Merkez uluslararası düzeyde çalışıyor ve üretiyordu. Gül Göktepe, deneysel reaktör fiziğinden ayrıldı ve halkla münasebetlere geçti. Onda da çok başarılı oldu. Temel Çeltik ticareti seçti. Tanzer Türker geldiği yere, tekrar hesap grubuna geçti. Arif İşyar daha sonra işletme grubuna geçti.

Kurum Başkanı İbrahim Deriner, Merkez Müdürü Sait Akpınar’a dert yandı. “Şu sizin Çekmece’deki çocuklar uzayla falan uğraşacaklarına şu bizim 15 firmadan gönderilmiş direklerin çinko kaplamalarının kalınlıklarını bulsalar ne iyi olur” der. Kendisi Demirel’in çok yakın arkadaşıdır. Sait Bey bana gelir, Reaktörde hemen Tulyum aktive et, bir beta kaynağı yap, bir kolimatör inşa et, GM sayıcıyı 45^o açı ile monte et der. Ben bir-iki günde sistemi tamamladım. Eğer çalışan bir atom reaktörünüz varsa bir beta kaynağına sahip olmanız 10 dakikanızı alır. Böyle bir kaynağı dışardan almaya kalksanız, bu sistemi 2 senede kuramazsınız ve üstelik 15.000 USD ınız da havaya gider. Alfa, beta, gama, nötron ve radyasyon deneyleriniz için çalışan bir atom reaktörüne sahip olmanız kaçınılmazdır. 15 firmanın çinko kalınlıkları bir hafta içinde büyük bir hassasiyetle ölçüldü, sonuçlar bir rapor halinde İbrahim Bey’e ulaştırıldı. Metalurjist Akın Yılmaz kalınlıkları bir de ağırlıklar metodu (çinkoyu asitte eritme) ile ölçtü, onun sonuçları daha kaba idi. Demir direklerin, Türkiye çapında kullanılması halinde, çinko kaplama yüzeyine dikkat edildiği takdirde, 300 milyon US dolarlık bir tasarrufun mümkün olduğunu rapora ilave ettik.

İbrahim Deriner bu kadar hassas, doğru sonuçlar karşısında memnuniyetini gizlememiş ve bizlerin maaşlarına %16 zam yapmıştı. Hey gidi günler hey. Şu anda Çekmece’de 20 yıldır bir tek nötron bile üretilmiyor! Toryum yakıt elemanı yapacak sistemin monte edileceği binaya bütçe yok!

27.05.2017

Doç.Dr.Çetin ERTEK

AYDIN SÖKE YÖRESİNDEKİ BİR URANYUM MADENİ KANSER Mİ YAPIYOR?

14 Mayıs 2017 günlü Hürriyet gazetesinin Kelebek Eki’nde yayınlanan uzun bir yazıda Aydın Söke’nin bir mahallesinde kanser hastalıklarının arttığı ve bunun eski uranyum madeninden kaynaklanan yüksek radyasyona bağlandığı bir dizi spekülasyon ve savlarla, yöreden resimlerle, adeta ballandıra ballandıra ‘Kanser Köy haykırıyor!’ gibi yakıştırmalarla sunuluyor.

En son söyeyeceğimizi baştan söylersek, bu yazının radyasyon fiziği temellerine göre hiç bir dayanağı olmayıp ölçüm ve değerlendirmeler de gerçekleri yansıtmaktan çok uzaktır.

Durumu sırayla incelersek:

1.       Bir kişi için, 2,4 miliSievert’lik  yıllık ortalama doğal radyasyon doz değerine ek olan sınır değer 1 miliSievert’tir. Yazıdaki 1 Sievert yanlıştır. Yani ek sınır değer, yazıdakinin binde biridir.

2.       Yazıda radyasyon aletiyle ölçüldüğü belirtilen doz değerinin 1 Sv’in 450 katı olduğu yer almaktadır ki bu 450 Sv yanlış değerine götürür. Halbuki değer 450 mSv olmalıdır.

3.       Yazıda resmi bulunan portatif radyasyon ölçüm aletiyle doz değil,doz hızı ölçülebilir.

4.        1 yıl için 450 kat olarak ifade edilen doz değeri 450 mSv olmalıdır ve aşağıdaki hesaplamanın tersinden şöyle bulunmuş olmalıdır:

450 (mSv/yıl ) /365 günx 24 h= 0,05 mSv/h= 50 nanoSv/saat. Yani aletle 50 nanoSv ölçülmüş ve bundan 1 yıllık değer hesaplanıp, sınır değer olan 1 mSv ile karşılaştırınca 450 kat bulunmuştur.

5.       Bu mantık tümüyle yanlıştır, çünkü o yörede hiç bir kişinin yılda 365 gün ve her biri 24 saat bu uranyum madeninin ölçüm yapılan yerinde bulunmuş olması düşünülemez. Ya da bir kişi o noktada gece gündüz yatıp kalkarsa ancak bu 450 mSv oluşabilir.

6.       Ölçümün yapıldığı noktadan bir kaç metre uzaklıkta bile doz hızı değerinin çok düşececeği ve o noktaya yakın yılda belki toplam 1-2 saat geçebilecek  bir kişinin alabileceği toplam doz değeri en çok 100 nanoSv olabilir ki bu değer diğer doğal  ve yapay kaynaklardan aldığımız doz değerlerinin yanında çok düşüktür. Bunun kanser yapma olasılığı (ya da riski) ise yok denecek kadar azdır.

7.       Yörede arttığı belirtilen kanser hastalıklarının nedenlerinin çok çeşitli olabileceği ve oradaki uranyum madenine, ölçülen dış radyasyon değerinden gidilerek ‘uranyum madeni kanser yaptı’ gibi bir sonuç çıkarılması  sadece spekülasyon olup bunun bilimsel bir dayanağı ya da kanıtı bulunmuyor.

8.       Uranyum madeninin eğer varsa etkisi, ancak oradaki halkın yerleşim ve tarlalarda çalışma yerlerinin, bu madenden ne kadar uzaklıkta ve ne süre bulunduğu, havada, sularda, toprakta, sebze, meyva ve yöredeki tüm besinlerde radyoaktif madde ölçümleriyle belgelenebilirse ortaya konabilir,ki bu yapılmamıştır. Yapılan bir kaç radyasyon doz hızı ölçümleriyle ve bunlardan radyasyon fiziği temellerine aykırı sonuçlar çıkarılmasıyla, radyasyon fiziği uzmanı olmayan kişilerce sadece spekülasyon yapılmıştır.

9.       Bu konuya benzer Manisa Köprübaşı uranyum madeniyle ilgili yazımızda daha ayrıntılı açıklamalar bulunuyor:

Bkz. http://www.esrefatabey.com.tr/tibbijeoloji_ayrinti_.aspx?id=133.

Ayrıca tüm radyasyon konularındaki ayrıntılı yazılar için ‘Radyasyon ve Sağlığımız?’ kitabımıza Nobel yayınları 2014 bkz.

Yüksel Atakan, Dr., Radyasyon fizikçisi, Almanya, ybatakan@gmail.com

Radyasyon Fizikçisi Dr. Yüksel Atakan’ın yorumuna EK:

A.      Haberde sözü edilen Söke’ye bağlı yer uranyum madeni işletmesi de değildir. Çok uzun seneler önce MTA tarafından uranyum aramaları sırasında yapılan sondaj kuyuları ağzıdır. Kuyular usulüne uygun kapatılmış olarak gözükmektedir.

B.      Radyasyon ölçerin yüksek sayım göstermesi gayet normaldir zira Aydın bölgesinde pek çok yerde doğal radyoaktivite değeri zaten yüksektir. Aşağıdaki tablo TAEK’İn Türkiye çevresel  radyoaktivite atlasından alınmış olup (http://www.taek.gov.tr/radyasyon-izleme/turkiye-cevresel-radyasyon-atlasi.html) Söke ilçesinde toprak yüzeyinin30-40 Bq/kg (Bekerel/kg) radyoaktivite ortalama değeri taşıdığını göstermektedir. Bu düzeydeki rayoaktivitenin insan sağlığına zarar verme riski ise yok denecek kadar azdır. Bu çeşit topraklar üzerinde on binlerce yıldır insanlar yaşamakta, tarım yapmaktadır. 

C.      Bu haritayı daha ayrıntılı görmek için TAEK’in yukarıda verilen web sitesine gitmek gerekir.

D.      İnsan vücudunda doğal olarak da radyoaktivite bulunur. 70 kg’lık bir insanda doğal radyoaktivite düzeyi 9000 (dokuz bin) Bekerel’dir. Bunun doz karşılığı da yılda 0,3 mSv’tir. Yani biz kendi vücudumuzda bulunan doğal radyoaktif elementlerden zaten yılda 0,3 mSv doz alıyoruz demektir

E.       Dolayısıyla endişe edilecek, telaşa kapılacak bir şey yoktur. Zaten zararlı bir radyoaktivite doz değer çıkmış olsa TAEK gerekli tedbirleri almakta hiç tereddüt etmezdi.

SONUÇ: Radyasyonların etkileri konusunda uzman olmayan kişilerin uzman gibi görünüp, yaptıkları bir kaç yüzeysel ölçümle insanları yanlış bigilendirmeye, hatta korkutmaya hakları yoktur. Konuyu derinlemesine bilmeyen insanlar da lütfen uzmanlarına sorup öğrenmelidir. Örnek: kulağınızda ağrı olsa, nasıl olsa hekimdir diye mide-bağırsak uzman doktoruna muayene olmaya gider misiniz?

Dr. Reşat Uzmen, Nükleer yakıt (Uranyum-toryum) uzmanı: uzmenr@gmail.com

YENİ GRAVİTE TEORİSİ KARANLIK MADDEYİ İZAH EDEBİLİR

Yeni gravite teorisi, galaksiler içindeki yıldızların acaip hareketlerini izah edecek gibi görünmektedir. (İçinden çıkan gravite: Emergent gravity) Amsterdam Üniversitesi profesörlerinden Erik Verlinde, 2010 yılında, dünyayı şaşırtan yeni gravite teorisiyle ortaya çıktı. İnsanları temelden sarsan, tamamiyle yeni bir gravitasyon teorisi. Tıpkı mikroskopik parçacıkların sıcaklık arttıkça hareketlerindeki yenilik gibi, gravite de bu hareketin içinden çıkan bir büyüklüktür. Gravite, temel birçok verilerin değişiminden doğar ve uzay-zaman yapısında depolanır. Verlinde, şimdi galaksilerdeki yıldızların acaip hareketlerini, işin içine, karanlık madde bilmecesini sokmadan izah edebilmektedir. (Verlinde’ye göre karanlık madde yok mudur?)

Galaksilerin dış taraflarını göz önüne alalım. Samanyolunun dış tarafında, merkezden daha hızlı bir dönüş hareketi bulunmuştur. Bunu fizikçiler, gravitasyonel kuvvete ilave olarak bir karanlık madde olduğunu ileri sürerek izah etmeye çalışıyorlardı. Verlinde böyle bir ihtiyaca gerek olmadığını ileri sürüyor ve teorisi ile şimdiye kadar izah edilemeyen yıldız ve galaksi hareketlerini öngörebiliyor.

Prof.Dr. Erik Verlinde şöyle ilave ediyor:

Maddenin içinden çıkan bir olay olarak graviteye bakışı değerlendirdik. Bu durumda Einstein denklemlerinin, kuantum takılma (entanglement) termo-dinamiğinden elde edilmesi gerekir. Kainatın oluşumundaki bakışımızın değişmesi gerekir. Kozmolojik evrim denklemlerinin emergent gravity ile elde edilebilmesi lazımdır. Bunun için, kainatın toplam entropisinin nasıl değiştiğini, kuantum entanglement’i ile izah edebilmemiz gereklidir. Bu hala çözülmemiş bir konudur. Kainatın genişlediği bununla nasıl açıklanır? Bu emergent kozmolojik senaryoda genişlemenin bir rolü var mıdır? Bir karara varmak için vakit çok erkendir.

Prof.Dr. Tolga Yarman’ın son çalışmaları çok başarılı olmuştur. Annals of Physics mecmuasında iki ayrı makalesi ile Einstein’ın izah edemediği önemli bulguları izah edebilmiştir. Verlinde’nin yeni buluşları ile Tolga Yarman’ın buluşları daha henüz karşılaştırılmamıştır. Değerli arkadaşım Tolga Yarman’la ve Prof.Dr. Saleh Sultansoy ile temas halindeyim. Sonuçları sizlere aktarmaya çalışacağım. Sultansoy, dünyanın en hızlı elektron projesi için CERN’de çalışmaktadır.

  13.05.2017

Doç.Dr.Çetin ERTEK

November 8, 2016 in Physics / General Physics, Wikipedia

Duyuru: Mustafa Özcan'ın "Holistik Bilim" adlı kitabı (6 Mayıs 2017)

Duyuru: Mustafa Özcan'ın "Holistik Bilim" adlı kitabı:

Mustafa Özcan'ın "Holistik Bilim" adlı kitabının ilk basımı yapılmış olup pek çok kitapçıda ve internet ortamında kitap satışı yapan sitelerde satışı yapılmaktadır.

http://www.dr.com.tr/Kitap/Holistik-Bilim/Bilim/Bilim-Tarihi-ve-Felsefesi/urunno=0001701226001  

"Mustafa Özcan’ın Holistik Bilim kitabı, bilimin, felsefenin ve hatta tarihin sona erdiği tartışmalarının sürdüğü dünya entelektüel ortamında, geniş bir kapsayıcı ve bütünleştirici yaklaşımıyla bu konularda düşünenler için yeni ufuklar açmaktadır. Kısaca HAK (Her şeyi Anlayan (veya açıklayan) Kuram) adını verdiği bu yaklaşımla yazar, bilim dünyasına bir multidisipliner bakış sunmaktan çok öte, holistik sözcüğünün en geniş anlamıyla ve kendi deyimiyle “bilimsel arenada çok zor bir çatı kurma” amacındadır. Sanıyorum bu çatı başarıyla kurulmuştur. Yazarın holistik bilim konulu makalelerinden oluşan kitabın Türkçe yazılmış olması Türk okurlar için sevindiricidir ve bir kazançtır. Dünya çapında ses getirmesi açısından ne yazık ki oluşturduğu bu engel umarım zamanla aşılır ve kitap Dünya literatüründe de yerini bulur" -Prof. Dr. Fuat İnce-

(Tanıtım Bülteninden)

Radyoizotop Güç Sistemleri

Giriş

1950’de Amerikada Dr.Bertam C. Blanke önderliğinde geliştirilen Radyoizotop Termoelektrik Jeneratörler (RTG),  Güneş sisteminin sırlarını keşfetmemizi sağlayan en büyük yardımcı teknolojilerden biridir. Oldukça sağlam ve bulundurdukları yakıtı yüzlerce yıl boyunca muhafaza edecek şekilde tasarlanan RTG’lerin çalışma prensipleri nükleer teknolojiler göz önüne alındığında çok basittir. RTG'lerde Plütonyum (Pu-238) kullanılmaktadır.  Ana bölmeye uzun yarı-ömrü ve yüksek enerji salınımı olan Pu-238 (yarı ömrü:87.7 yıl) benzeri bir yakıt yerleştirilir. Pu-238 yüksek sıcaklıklarda kararlıdır, bir kağıdınkine eşdeğer minimum korumayı gerektirir ve düşük radyoaktivite seviyeleri nedeniyle çevredeki cihazlar ve ekipmanlar etkilenmemektedir. Plütonyum seramik bir formdadır (Şekil.1) ve katı madde parçalarına ayrılır. Katı hali, gaz halindeki maddeye tercih edilmektedir çünkü kaza durumunda insanlara ve çevreye zarar verme riskini daha azaltır. Pu-238'in emisyonları alfa parçacıklarından oluşur. Pu-238 emisyonları bağlamında alfa parçacıkları insan dokusuna zarar vermez çünkü cilt hücrelerinin dış tabakalarına nüfuz etmezler [1]. Yakıtın yarı-ömrünün yüksek olması, sahip olduğu kütleye kıyasla yüksek enerji elde etmesi ve yaydığı radyasyon türünün kolaylıkla soğurulup kalkanlanabilen alfa ve beta parçacıklarından oluşması esas alınmaktadır. Böylelikle bölme içindeki yakıt hem dışarı radyasyon saçmamakta, hem de uzun yıllar enerji üretebilmektedir. Bu bölmenin iki tarafında bulunan ısıl-çift aygıtları, nükleer yakıtın bozunumu sonucu ortaya çıkan ısı enerjisinden elektrik enerjisi üretirler. Bir RTG'de, radyoizotop yakıt ısılçift kontaklarından birini ısıtırken diğer kontak ısıtılmadan kalır ve uzay ortamı veya gezegenli bir atmosfer tarafından soğutulur.  Böylelikle Pu-238 kullanan bir RTG her yıl 0.5%-0.78% arası bir güç kaybı ile onlarca yıl güç sağlayabilir. Aşınabilen hareketli parçaları olmadığından, RTG'ler oldukça güvenilir bir güç seçeneğidir. Fırlatılışlarından yaklaşık 40 yıl sonra Voyager sondaları bu sayede temel enstrümanlarını çalışır tutarak bize hala veri göndermeye devam etmektedirler. Aygıt yakıtı 870 yıl boyunca güvenle muhafaza edecek şekilde tasarlandığından ve bu süre zarfında radyoaktivitesi azalacağından dolayı herhangi bir riski de yoktur. RTG’ler tarafından üretilen ısı, bir yakıtı ısıtıp hızlandırarak itki elde etmekte de kullanılabilir. Bu fikir üzerinde yapılan çalışmalar Rover projesi ve nükleer termal roketlere esin kaynağı olmuştur [2]. Nükleer enerji, 1961'den beri uzay araçlarını güçlendirmek için kullanılmaktadır. ABD Deniz Kuvvetleri, Transit 4A navigasyon uydusunu çalıştırmak için ilk kez RTG kullanmıştır. Günümüzde, RTG'ler, Voyagers 1 ve 2 adlı uzay araçlarında bulunmaktadır. Bir RTG, uzayda güneşe güvenilmediği durumlarda (güneşten çok uzakta veya gezegenlerin karanlık tarafında) uzay aracına enerji sağlamak için oldukça uygundur. Eski Sovyet Sosyalist Cumhuriyetler Birliği – SSCB yönetimleri sırasında iyonlayıcı radyasyon RTG teknolojileri çok uzak bölgelerde kurulu deniz fenerleri ve parıldayan gemi uyarı kuleleri içerisinde yol gösterici olarak kullanılmıştır. Şimdilerde ise iyonlaştırıcı radyasyonlar yayma niteliğine sahip olan ışıklı deniz araçları ikaz kuleleri ve gemi fenerleri terk edilmiştir. Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2, Galileo, Ulysses, Cassini, New Horizons ve Marsa gönderilen Viking 1, Viking 2, MSL Curiosity araçları güçlerini RTG güç kaynaklarından alır.

Şekil. 1:  Pu-238 pelet örneği. (Wikimedia Commons)

Nasıl Çalışır?

Geri kalan ısı, atık ısı olarak atılır ve daha sonra uzay aracının aletlerini ısıtmak için kullanılmaktadır [3]. RTG ile ilgili dikkat çekici olan şey, ısı parçalarını hareketli parçalar olmadan faydalı elektrik haline dönüştürme yeteneğidir. Hareketli parçaların bulunmaması uzaydaki güç kaynaklarının çalışmasını basitleştirirken, Dünya yüzeyinde kullanılan geleneksel motorların Dünya atmosferi dışında bozulma olasılığı daha yüksektir. 

 

Şekil. 2:  Radyoizotop Güç Jeneratörü görüntüsü. (NASA)

Şekil 2.’den görüldüğü üzere, bir RTG, atomların bölünerek enerji üreten bir nükleer reaktörden farklıdır. Söz konusu radyoaktif RTG teknikleri ile temel enerji kaynağı fisyon menşeli nükleer güç santrallerinin (NGS) çalışma prensipleri birbirinden çok farklıdır. Gerçekte baz yük kaynağı fisyona dayalı uranyum ve toryum kökenli nükleer elektrik reaktörleri sayesinde yaklaşık %80 verimli endüstriyel amaçlı muazzam bir güç elde edilmektedir. NGS elektrik üretimleri sayesinde geniş alanlara yayılan pek çok mega kentin her birinin tüm güç ihtiyacı da aynı anda karşılanabilmektedir. RTG teknolojisi ise günümüzde yeni nesil atomik piller ve bir tür çok uzun ömürlü nükleer bataryalar sınıfında değerlendirilmektedir. 600 gram Plütonyum dioksit içeren bir Genel Amaçlı Isı Kaynağı modülü (GPHS)250 watt termal güç üreterek, dönüştürücüyü ısı ile besler.

Gelecek ve Plütonyum:

Pu-238 ile ilgili asıl endişe tedariğinin sınırlı olmasıdır. Pu-239'un aksine, Pu-238 silah sınıfı olmadığından büyük miktarlarda üretilmemiştir. ABD Enerji Bakanlığı 1980'lerin sonunda reaktörlerini kapattığında, yerli Pu-238 üretimini 2013 yılında durmuştur. ABD, o zamandan beri robot uzay araçları için Plütonyum pilleri Rusya Federasyonu’ndan ithal edilmektedir [4]. Halen 2022 yılına kadar sürecek yeterli Pu-238 vardır. ABD, Pu-238 üretimine devam etmezse NASA, Mars'ın ötesinde güneş sistemini keşfedemeyecektir [5]. Pu-238 Voyager, Curiosity ve New Horizons isimli projelerde kullanılmaya devam edilmektedir, ancak Space News’ten gelen yeni bir habere göre, yalnızca üç tane daha pil yapmaya yetecek kadar stok kalmış durumdadır [6]. RTG’lerde kullanılan Pu-238 böyle verimli olmasına rağmen oldukça pahalı ve üretimi zordur. Bizzat nükleer reaktörlerde üretilmektedir. Amerika’da üretimi 1988’de durmuştur ve ABD 1993’den beri Rusya’dan ithal edilmektedir. Ancak son yıllarda Rusya’nın da stokları azalmıştır. Şu anda NASA’nın sivil görevlere ayrılan stokları 2020’de Marsa gidecek yeni bir yüzey aracı ve 2024’te fırlatılacak ayrı bir görev için yetecek kadardır. Bu sebeple NASA önümüzdeki yıllarda daha fazla yakıt üretmek için eski reaktörleri açmayı planlamaktadır.

İnsansız Cassini uzay aracı 33 kg Pu-238 nükleer yakıtı ile Satürn gezegenine gönderilmiştir. Bugün Cassini ile her gün Satürn sisteminin yeni bir sırrını öğreniyorsak bunu araca yerleştirilen plütonyum ile çalışan RTG’lere borçluyuz. Uzayda nükleer enerji kullanımı, uzay çalışmalarının ufkunu genişletmiş ve Güneş panellerinin verimsiz kaldığı durumlarda dahi uzun süreler görev yapılmasını mümkün hale getirmiştir. Örneğin Voyager-1, sahip olduğu RTG güç kaynağının kalbindeki Pu238 sayesinde 2025’e kadar aktif olarak çalışacaktır. Amerika, 1961 yılından beri 27 adet 4 uzay aracı içerisinde RTG teknolojileri kullanmaktadır. Yeni nesil güneş enerjisi depolama çalışmalarında önemli ilerlemeler kaydedilmesine rağmen NASA hâlâ RTG jeneratörleri sistemlerine gereksinim duymaktadır. 2015 yılında cüce gezegen Plüton’un yanından geçen olan New Horizons’un ise en az 2030’a kadar çalışmaya devam edebileceği hesaplanmaktadır. Nükleer enerji olmasaydı, bu derin uzay görevleri tamamen imkansız kalacaktır.

Gelecek ve Plütonyum:

Mevcut RTG modeli Çok Görevli Radyoizotop Termoelektrik Jeneratör (MMRTG)'dür [7]. Daha önce iki Viking Lander ve Pioneer 10 ve 11 uzay aracı (SNAP-19 RTG) üzerinde akan RTG türüne dayanmaktaydı. Uzayın vakumunda veya bir gezegenin atmosferi içinde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. MMRTG'den gelen fazla ısı, soğuk ortamlarda bir uzay aracı ve aletleri için uygun çalışma sıcaklıklarını korumak için uygun ve sürekli bir sıcaklık kaynağı olarak kullanılabilmektedir. MMRTG, şu anda Kızıl Gezegeni araştıran Mars Bilim Laboratuvarı gezginine güç sağlamak için kullanılmaktadır. Bu güç kaynağının görevi, zorlu veya uzak arazilere erişimde daha fazla esneklik sağlamak, tozlu Mars ortamında ve kış mevsimi boyunca etkili bir şekilde çalışmasını sağlamak ve sistemleri için etkin çalışma sıcaklıklarını korumak ve sistemlere ısı sağlamak için seçilmiştir. MMRTG,% 6 ila %7 işletim verimliliği ile elektrik üretmektedir. Birden fazla MMRTG, enerji görevler için daha yüksek düzeyde elektrik gücü sağlamak için birleştirilebilir. Her MMRTG, nükleer yakıt olarak 10.6 pound (4.8 kilogram) Pu-238 dioksit taşır ve toplamda 110 Watt elektrik enerjisi üretmek için sekiz Genel Amaçlı Isı Kaynağı (GPHS) modülü kullanmaktadır. 

Dr.Selin PIRAVADILI MUCUR

Kaynaklar

[1] R. C. O'Brien et al., "Safe Radioisotope Thermoelectric Generators and Heat Sources for Space Applications," J. Nucl. Mater. 377, 506 (2008).

[2] Bajracharya, Max; Mark W. Maimone; Daniel Helmick (December 2008). "Autonomy for Mars rovers: past, present, and future". Computer 41 (12): 45. DOI:10.1109/MC.2008.9. ISSN 0018-9162

[3] D. J. Anderson, "NASA Radioisotope Power Conversion Technology NRA Overview," U.S. National Aeronautics and Space Administration, NASA/TM-2005-213981, November 2005.

[4] D. Kramer, "Shortage of Plutonium-238 Jeopardizes NASA's Planetary Science Missions," Physics Today 64, No. 1, 24 (2011).

[5] A. Lawler, "Technology is Essential, But It's a Tough Sell," Science 295, 39 (2002).

[6] http://spacenews.com/34097us-back-in-plutonium-238-production-for-space-probes/

[7] https://www.jpl.nasa.gov/news/fact_sheets/radioisotope-power-systems.pdf