NÖTRONLAR VE GAMA IŞINLARI MADDE İÇİNE GİRİP NELER YAPARLAR?

14 MeV enerjili nötronları alıp 20 cm kalınlıkta demirden geçirirsek bu tarafa geçen 131 nötronu, 20 cm kalınlıkta sudan geçirirsek 388 nötronu, 20 cm  betondan geçirirsek 302 nötronu, 20 cm alüminyumdan geçirirsek 519 nötronu, 20 cm karbondan geçirirsek 263 nötronu, 20 cm polietilenden geçirirsek 405 nötronu, 20 cm kalınlıktaki tungstenden geçirirsek 103 nötronu, 20 cm kalınlıktaki kurşundan geçirirsek 324 nötronu karşı taraftan sayabiliriz.

Gama ışınları madde ile karşılaştıkları zaman (fotonlar) foto-elektrik, Compton saçılması ve çift teşkili olaylarını yaparlar. Foto-elektrik olay, Einstein’ın Nobel almasını mümkün kılan olaydır. Madde üzerine fotonlar çarpar, maddeden elektronların çıkmasına sebep olur. Compton saçılmasında ışının enerjisi tamamen yok olmaz. Çift teşkili olayında, foton tamamen yok olur, elektron ve pozitrona dönüşür. Gama ışınları madde ile etkileşirken iyonizasyon, fren ışınları (bremsstrahlung), annilasyon ve birbirleriyle ve madde ile çarpışarak mükerrer çarpışma yaparak yüklü parçacıkların meydana gelmesine sebep olur.

Nötronlar madde içine girdiği zaman, enerjilerini kaybederler, elastik ve inelastik saçılma yaparlar, maddenin içine girip yutulurlar (nötron capture). Fisyon oluyorsa fisyon olayına sebep olurlar, yeni izotoplar meydana getirirler, hızlı nötronlar enerjilerini çarpışmalarla kaybedip thermal nötron olurlar, enerjileri 0.025 eV ye düşer, çekirdek tarafından yutulurlar. Örneğin, Çin kömürünün analizinde kütle spektrometresi analizleri çok güvenilir sonuçlar vermektedir. Literatürde çok sayıda kaynak mevcuttur. (Chun-Yan You, et.al., Molecular Charachteristics, Fuel 155 (2015) 122-127)

Nötronlardan korunmak için kullanılan malzemelerin bazıları demir, su, H, C, O, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Al, ¹²C, C, H, W, polietilen ve kurşundur. Betonun içine bor katarsanız çok kuvvetli bir nötron koruyucu yapmış olursunuz.

Mineral endüstrisinde bilhassa kömür ve çimento endüstrisinde on-line nükleer analiz teknikleri kullanılır. Endüstrideki bu büyük parçaların analizi nötronları kullanarak yapılmaktadır. Sırtınızı siz nükleere dönmüşseniz, bu analizleri saniyenin 10’da biri zamanda yapmaya hiçbir zaman muktedir olamazsınız. Nükleer enerji onun için lokomotiftir, sadece elektrik elde edilmesinde değil. Kömür endüstrisinde, çimento endüstrisinde ve mineral endüstrisinde ölçme teknikleri nötronlara dayanmaktadır. Genel olarak, örneklerdeki maddelerin konsantrasyonlarını ölçmek (kömürdeki, kayadaki, topraktaki, çimentodaki) kimyasal metodlarla son derece zor, zaman alıcı (herbiri için en az 8 saat) bir çabadır. Acele cevap almak imkansızdır. Laboratuardaki birkaç gramlık örnekler maden bölgesindeki durumu aksettirmeyebilir. Bu tip ölçmelerde en büyük hatalar bundan doğmaktadır. Bundan dolayı, nükleer olarak, ani gama ışınlarının aktivasyon analizi (PGNAA) bilinmeyen maddelerin derhal ölçülmesini sağlar. Ölçü on-line’dır. Derhal sonuç verir. Biz onun için nükleer teknoloji diyoruz. Saniyenin kesirlerinde sonuçlar elde edilir. Metod kaynak zenginliğini anında ortaya koyar. Maden çıkarılmasında optimizasyonu sağlar. PGNAA ölçme metodu (1), gravimetrik(2), kalorimetrik(3) ve spektroskopik(4,5) metodlarla karşılaştırmak mümkündür. Ölçü hassasiyeti en iyi PGNAA metodundadır. X-ray fluorescence analysis küçük örnekler için çok faydalıdır(6).

1.      İskender Atilla Reyhancan, Alborz Ebrahimi, U.Üner Çolak, M. Nizamettin Erduran, A Monte-Carlo Library Least Square Approach...Nuclear Inst. Methods in Physics Research A 843 (2017) 29-33

2.      D. Kyun Seo, S.Shin Park, Y.Tack Kim, T.Yu, Study of Coal Pyrolysis by Termo Gravimetric Analysis J.Anal.Appl.Pyrolysis 92 (2011) 209-216.

3.      M.S.Kızıl, J.Peterson, W.English, The Effect of Coal Particle Size on Calorimetric Analysis of Roadway Dust, J.Loss Prev.Process Ind. 14 (2001) 387-394.

4.      E.S. Peck, Spectrographic Determination of Mercury in Rocks and Coal. Anal.Chim.Acta 80 (1975) 75-83.

5.      Chun-Yan You, et.al. Molecular Characteristics of a Chinese Coal Analyzed Using Mass Spectrometry with various Ionization Modes, Fuel 155 (2015) 122-127.

6.      L.Throne, G.McCormick, B.Downing, B.Pr,ce, Some Aspects of the Analysis of Coal by X-ray Fluorescence Spectrocopy, Fuel 62 (1983) 1053-1057.

Bu multi-disipliner çalışmada, şu ilim disiplinlerini, birbirinin içinde karşılaştırmalı olarak inceledik.

1.      Nükleer teknoloji ve nükleer ölçü teknikleri

2.      Hızlı nötronlar ve gama ışınları

3.      Kristaolgrafi

4.      Mineral madenciliği

5.      Analitik kaya araştırmaları

6.      Toprak araştırmaları

7.      Çimento endüstrisi

8.      Kömür endüstrisi

9.      Matematiksel simülasyon metodları

10.  Kalorimetre teknolojisi, kalorimetre geometrisi ve simülasyonu

11.  İkinci elektron ölçme teknolojisi

12.  Monte-Carlo tekniği

13.  Nötron spektrometresi

14.  Gama ışınları spektrometresi

15.  Sıvı kristal dedektör teknikleri

16.  X ışınları fluoresans tekniği

17.  Kütle-spektrometresi teknikleri

18.  Yollardaki tozun büyüklüklerinin kalorimetrik analizlere etkisi

19.  Kayalardaki civanın ve kömürdeki civanın tayini

20.  Kömür pyrolysis’in termo-gravimetrik analizlerle tayini.

21.  Çimento sanayiinde kullanılan ölçüm teknikleri

22.  On-line nükleer analiz teknikleri

Doç.Dr.Çetin ERTEK

26.05.2018

GAMA IŞINLARI VE NÖTRONLAR NASIL ÖLÇÜLÜR?

Batıda, Nuclear Instruments and Methods diye çok saygın ilmi ve teknik bir mecmua vardır. Hakemlerinden bir makalenin basılmasını sağlamak son derece zordur. Küçük radyo-aktif bir sezyum kaynağı ile 1984’te ben toprağın aynı anda hem nemini hem de yoğunluğunu bulmuştum. Merkezi Roma’da bulunan FAO uluslararası kuruluşu için yapılmış bir proje idi. Basılmaya layık görüldüğü için patentini almış bulundum. Projede, gama ışınlarını ölçen sintilasyon detektörü kullanılmıştı. Bu detektörler en genel şekilde gama ışınlarının şiddetini ve enerjilerini ölçmek için kullanılır. Gama ışınları gelir, aletin önündeki NaI(Tl), Sodyum İyodür (Talyumla aktive edilmiş) kristaline çarpar, foto-katod üzerinde bir ışık meydana getirir, bu ışık elektrik sinyaline dönüştürülür. Gama ışınlarının hangi çekirdeklerden geldiği bulunur. çok önemli bir dedektördür. Toryumun karakteristik gamaları da bu aletle ölçülür. Hava kirlenmesinde istenmeyen maddeler bununla bulunur. Deniz ve suların da kirlenmesini bu alet gösterir. Aletle nötronların da ölçülmesi mümkündür. Gama ile nötronlar bu aletle ayrıştırılarak ölçülebilirler. Sıvı sintilatörler hızlı nötronların ölçülmesinde ve çekirdeklerin en derin yapılarının araştırılmasında kullanılır. Sıvı sintilasyon sayıcılar gama ışınlarını ve hızlı nötronları birlikte sayar. Gamaları hızlı nötronlardan ayırmak için digital metodlar kullanılır. Elektronik olarak yük mukayesesi metodu (charge comparison method), integre risetime metod en çok kullanılan metodlardır. Time of flight (uçma zamanı metodu) da sık kullanılır.

Sadece bu iş için inşa edilen foto-multiplakatörler 5-10 değişik şekildedirler. Bütün bu ölçücü parçaların bir araya getirilip üzerlerinde en iyi kompozisyonu bulmak için araştırılması gerekir.

Alet hem maddenin ne olduğunu, hem de miktarını ölçer. Nuclear Instruments and Methods ilmi mecmuası 80 seneden fazla bir zamanda muntazam çıkmaktadır. Örnek olarak bu mecmua, 1993’te kalorimetreler üzerinde ikinci tip elektromanyetik ışımayı ele almıştır. Nucl. Inst. Meth. A-334 (1993) 399. G.S. Bitsadze et.al., Cern’deki Large Hadron Collider (LHC) deki, radyasyon tahribatında bakırın rolü, R.Flukiger ve T. Spina, foto muldöplikatörlerinde radyasyon sertleşmesinin ölçülmesi, V.I.Rykalin CERN-LHC b-96-012 (1996), J.Nucl.Mater. 191(1992) 401, füzyon reaktörlerinde bakır alaşımlarının radyasyona dayanıklılığının arttırılması I.V. Gorynin et.al. gibi yüzlerce ve yüzlerce makale yayınlanmıştır. A.Albayrak ve Yetkin et.al. hızlı ve radyasyona dayanıklı ikinci kalorimetrik çalışmaları arxiv: 1307.8051’de neşretmişlerdir. Bu yayınlarda görülüyor ki fiziği ölçmek için aletler, aletleri yapmak için de fizik üretilmektedir.

Değerli talebem Prof. Dr. Nizamettin Erduran bu sintilasyon dedektörlerinin sıvı kullanan cinslerinden imal edip onun da fiziğini ölçen bir ilim adamıdır. İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi’nde çalışmaktadır. Çalışmakta olduğu gruplardaki fizikçiler Çin’den, İsveç’ten İtalya’dan, İspanya’dan, Niğde Üniversitesi’nden, Fransa’dan, Polonya’dan, Almanya’dan, Japonya ve İngiltere’den seçkin ilim adamlarıdır. Başarılarının devamını diliyorum.

H. Abramowicz et.al.’in önemli makalesini ilave etmeden geçemeyeceğim. 10 GeV ila 140 GeV arasında hadron ve elektromanyetik duşların, demir sintilatör kalorimetrelerinde ölçülmelerine ait çalışma. Nucl.Instr. and Methods 180 (1981) 429. Bildiğiniz gibi 1 GeV, 1 milyar elektron volt demektir.

Cern’de Higgs parçacığını bulmak için çarpıştırılan protonlar 7 GeV enerjide idi. Sistemin toplam enerjisi 14 GeV idi. Ankara’daki bizim hızlandırıcıdaki enerji 1 GeV tun 1000’de biri yani 1 MeV’tur. Hızlandırıcı ile çalışan Toryum reaktörlerinde protonların en az 1 GeV enerjide olması gerekir. Bu protonlar kurşuna çarptırılır. Çıkan spallasyon nötronları Toryumla çarpıştırılır. Gereken enerji elde edilmiştir. Sistemde zincir reaksiyonu yoktur. Düğmeye basarsınız sistem çalışır. Tekrar basarsanız durur. Radyo-aktif atıkları yakıp maliyetleri aşağıya düşürebilirsiniz.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

26.05.2018

TEKNOLOJİLERİN HOLİSTİK BULUŞUMU

1)      Nano-teknoloji ile nükleer teknolojinin buluşumu. 1 cm³’lük (zardan biraz daha büyük) bir Toryum küpünü ele alalım. Buna nano-teknolojinin bize verdiği imkanlarla, pastırma gibi dilimler yapan makinaya yerleştirelim, dilimlemeye başlayalım. Küpün yüzeyi 6 cm.karedir. Dilimleri sıraya dizdiğimizde elde edeceğimiz alan 600 m² olabilir. Bunların her birini araştırma reaktörüne yerleştirdiğimizde bütün Toryum-232 atomlarını, Uranyum-233 hale getirebiliriz. Toryum fisyon yapmaz, Uranyum-233 fisyonun alasını yapar. U-235’ten daha verimlidir. Bununla da 250 Mwe’lik bir güç reaktörünü yapabilirsiniz (Ergimiş Tuz Reaktörü). İşte size multi-disipliner bir yaklaşım. Ama daha holistik yaklaşıma gelemedik, çünkü o iş daha zor.

2)      Atomda, ortada çekirdek var, büyük bir boşluk etrafta dönen elektron bulutları. Bu boşluğu onda birine indirebilirseniz, yapacağımız güç reaktörü çok küçülür. (Çünkü nükleer enerjide elektronsuz da enerji üretebiliriz.) Verdiği elektrik enerjisi aynı kalır. Reaksiyon çekirdekle oluyor, atomla değil. Ne çare ki atomdaki elektronları çekirdeğe yaklaştırırsanız, uzaklığı binde bire indirmek için atoma 1000 atmosfer basınç uygulamanız gerekir. Bunu iç içe çok kalın silindirlerle temin etmeniz gerekir. Ben atomların küçültülerek elektrik enerjisinde kullanılmasını, İzmir’de çok güzel bir otelde 2000 yılında, başarı ile yapılan Türk Fizik Derneği toplantısında, kıymetli bir Rus profesör arkadaştan öğrendim. Bu işin uzmanı profesörün, 1990’da Suriye hükümeti tarafından Şam’a davet edildiğini de ondan öğrendim. Aynı toplantıda 2 Rus profesörü daha tanıdım. Onlar da Rodyum ve Rubidyum üzerinde 40 seneden beri çalıştıklarını anlattılar. Hayretler içinde kaldım. Olayı benim talebem Prof.Dr. Nizamettin Erduran’a sordum. “Olabilir hocam, çünkü çok sayıda nötron ve proton ihtiva eden çekirdeklerde çok ilginç gruplaşmalar oluyor ve bu çekirdeklerin çok sayıda da izotopları var.” dedi. İşte nükleer çekirdek fiziği de böyle bir ilim dalı.

3)      Malzeme bilgisi ile elektrik enerjisinin buluşması sonucu, Yiterbiumu elektrikle çalışan araba akümülatörünün içine filtre şeklinde koyarsanız akünün ömrünü uzatabilirsiniz.

4)      Gene elektrikli arabada elektrolizle küçük bir bölgede Hidrojen üretip bunu Bor-11’e gönderebilirseniz, 3 tane 6 MeV’luk alfa parçacığı elde edersiniz, bu akünün ömrünü uzatıp doping etkisi yapabilir. İşte nükleer fizikteki bir olayı elektrik enerjisi ile buluşturuyoruz. Bu multi-disipliner, ama hala holistik değil. Yüksek Mühendis Mustafa Özcan Bey’in kulağı çınlasın. (Kadıköy Düşünce Platformu Kurucusu 1176. Konferansı)

Doç.Dr.Çetin ERTEK

05.05.2018

DR. İBRAHİM ARIKAN’IN MEF OKULLARINDAKİ TÜRKİYE İLİM REKORU

Toryum Ender Toprak Elementleri Platformu’nun (TETP) seçkin okuyucuları ile MEF Üniversitesi’nin önemli ilim ve teknik proje yarışması aktivitesini paylaşmak istedim. Aktivite, 8-9-10-11 Mayıs 2018 tarihinde Ulus, Beşiktaş, İstanbul’da gerçekleştirildi. Fizik, Kimya ve Biyoloji dallarında herbirinde 27 adet proje olan çok güzel çalışmalar yarıştı. Çalışmaların tamamı www.mefproje.com dan bulunabilir.

Mersin Anadolu Lisesi, piezo-elektrik tabanlı eşdüzey kavşaklara yönelik erken uyarı sistemini tanıttı. İstanbul Bayrampaşa Belediyesi Bilim Merkezi’nden Eray Dağsuyu ve Mustafa Başyiğit aydınlanma şiddeti ile metal yüzeylerin statik ve kinetik sürtünme katsayılarının belirlenmesini tanıttı. İzmir Özel Çakabey Lisesi’nden Arda Derbent ve Giray Öngün, görünür ışığın polarizasyonu ile kablosuz veri iletişimini tanıttı. Kocaeli’nden Özel Enka Fen ve Teknoloji Lisesi’nden Talha Berk Bolu, tak kullanan Arşimet türbününü anlattı. İzmir Özel Çakabey Lisesi’nden Tuan Dolmen, ağaçlardaki titreşimlerden yararlanabilen çevreci bir sistem tasarımını anlattı. Sivas Fen Lisesi’nden Nehir Nur ve Ekin Doğa Ercan elektronik cihazların yeni nesil soğutma sistemini anlattılar. Sivas Teknik Anadolu Lisesi’nden Şennur Semizer, fizik tedavide tendon hastalığında kullanılacak flex sensörlerle çalışan eldivenin donanım ve yazılımını anlattılar. Dalışlarda kişinin boğulmasını önleyen dalış yeleği, Aydın Özel Söke Doğa Anadolu Lisesi’nden Yunus Hakkı Çalışkan tarafından tanıtıldı. Özel Nesibe Aydın Okulları, Gölbaşı Kampüsü’nden Naime Ege Yıldız ve Taylan Tugay Cevahir, “Sonsuz Güç Manyetizma” adlı projeleri ile katıldılar. Slovenya’dan Tim Kmeel ve Bernardic “Amatör ekipman ile radyo astronomi nasıl yapılır, bunu bize öğrettiler. Slovakya’dan Tomas Cerven ve Robert Choma LED dalga boyunun akıma etkisini anlattılar. Makedonya’dan Stefanija Anatsasova binalarda yalıtım malzemesinin enerji kaynağı olarak kullanılmasını anlattı. İsviçre’den David Fassler ve Jovin Müntener, Kuri noktası makinasını anlattı. Malezya’dan Muhammed Salzali ve Ahmet İrfan Bin MD Noor Rice Husk ASH (RHA) AS Silicanın betondaki etkilerini anlattılar. Rusya’dan Victor Panferov, LED’lerde parlaklığın puls genişliği modülasyonu ile ayarlanmasını anlattı. Bulgaristan’dan Daiana Tsevetkova ve Denitsa İlieva nano-multilayer filmlerin kontrollu ilaç alımında kullanılmasını anlattılar.

Kimya dalında, Onur Erkmen ve Kağan Köşe Alfa Akademi Koleji, Ankara’da ilaç etkinlik ve ekonomikliğini arttırmak için alternatif bir yöntem açıkladılar. İstanbul Fen Lisesi’nden İdil Rıshık ve Eren Dükel, ekonomik bio-kömürle sudaki ağır metallerin temizlenmesini takdim ettiler. İzmir Özel Ege Lisesi’nden Şevval Aykuş ve Dilara Karaca kemik kırıklarına yönelik akıllı materyal: Polimer bazlı 3D Doku iskelelerini anlattılar. İzmir Türk Koleji’nden Ezgi Gizli ve Ali Arman tarımsal atık olan pirinç kabuğundan Silika Aerojel Üretimi ve petrol sızıntılarının denizden uzaklaştırılmasında kullanımını açıkladılar. İstanbul Özel Kültür Fen Lisesi’nden Atahan Çalık, yumurta kabuklarından biyobozunur nanobiyokompozit damar doku eldesini anlattı. İstanbul Terakki Lisesi’nden Alp Korkmaz ve Burak Erinç Çetin su mercümeğinden sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kaynağı olarak biyodizel üretimini anlattılar. Kocaeli Türk Eğitim Vakfı’ndan Onur Yel, Remazol Red boyar maddelerinin yer fıstığı kabuğu ile biosorpsiyonunu anlattı. Polonya’dan Maciej Solnicki, multifunctional, hybrid, electrocatalystic Systems Active Towards Oxygen Elecktroreduction’ı açıkladı. Polonya’dan Julia Borowicz ve Anita Szepelska, antioxidan balların özelliklerinden bahsettiler. Gürcistan’dan Lia Papunashvili ve Giorgi Papashvili “Production of Corrosion Resistant Polymer Concretes and Research of their Properties” çalışmasını tanıttılar. Makedonya’dan Besnik Emini ve Ullza Selimi “Kolloidal gümüşün antibakteriyel etkilerini” anlattılar.

Biyoloji dalından birkaç örnek verirsek: İzmir Fen Lisesi’nden Zeynep Nazlı Demir ve Aslı Neva Ay, “Güneşten korunmada mikro yardımcılarımız: pigment üreten bakteriler”  hakkında bilgi verdiler. İstanbul Kültür Anadolu Lisesi’nden Müge İlbeyli susuz bitki yetiştirmeyi anlattı. Edirne Anadolu Lisesi’nden Mustafa Kerem Dikici ve Ertan Erkut Nal “Bilinmeyen Maksimum Etkili Kurbağa Gübresi” ni anlattılar. Kocaeli’nden Deniz Gülü ve İkra Erten “Nar Kabuğu Özünden Antibakteriel ve Antioxidan Özellikte Çevre Dostu Biyoplastik Film” ile yarışmaya katıldılar. Kocaeli’nden ENKA Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi talebelerinden Meltem Çağla ve Sinan İspir “Botrytis Cinerea ile Biyolojik Mücadele, Ispanak ve Pelin Otu” nu anlattılar. Van, Türk Telekom Fen Lisesi’nden Süheyla Aslı Bayraktutan ve Kübra Nur Turhan “Aktif karbon içeren topraklarda yetişen mısır bitkisinde görülen bazı morfolojik ve fizyolojik değişiklikler” i açıkladılar. Azerbeycan’dan Elshan Naghizade bitkilerden hayvanlara geçerken nano parçacıkların etkisini açıkladı. Polonya’dan Aleksandra Kaguna, kadmium, kurşun ve çinkonun fotoekstraksiyonla ayrıştırılması metodunu açıkladı ve daha birçok önemli metodlar takdim edildi.

Liselerarası bu proje yarışması, merhum, çok değerli eğitimci, fabrikatör, iş adamı Dr. İbrahim Arıkan tarafından MEF Okulları’nda kurulmuştur. Bu 27.sidir. ben en aşağı 20’sine muntazam iştirak etmişimdir. Çok okunan bir gazetemiz, Dr. İbrahim Arıkan’ı “17 fabrikayı kurup, bir okullar zincirinden bunları idare eden başarılı fabrikatör” olarak tanıtır. Nur içinde yatsın, çok değerli bir arkadaşımdı. Değerli arkadaşım Prof. Dr. Tolga Yarman da Koç Lisesi ilim yarışmalarında  hakem olarak birçok kere katılmıştır. MEF yarışmaları aynı zamanda uluslararasıdır. Azerbeycan, Makedonya, Slovenya, Karabağ, Slovakya, Polonya, Gürcistan, İngiltere, İsveç, Rusya, İsviçre, Bulgaristan ve Malezya başarı ile katılmışlardır. MEF Okullarını ve Üniversitesini candan kutluyorum. Büyük gayretlerinin devamını diliyorum.

Senelerce katıldığım bu ilmi ve teknolojik yarışmada beni son zamanlardaki bir nokta son derece üzüyor. Türkiye çapında 400’ü aşkın proje MEF’e gönderilir. Bunlardan 85’i sergilenmeye layık görülür. Ben Kuleli Askeri Lisesi için birçok projelere yardım ettim. 1997, 2001, 2004, 2006’larda Sezyum-137 kaynağı kullanarak toprağın yoğunluğunu ve nemini ölçen deneyler, MEF’den ve TÜBİTAK’tan dereceler aldı. Kuleli’den Tüles Binbaşı ile yaptığımız proje, teknoloji dalında Türkiye birincisi oldu. Raporu 85 sayfa idi. Suntanın içine bor ilave ettik. Çocuklar sunta fabrikalarına gitti, imalatı a’dan z’ye takip ettiler. 1) Suntanın mukavemeti %16 arttı. (Çekme-koparma deneyleri ayrıca yapıldı.) 2) Suntada yanmazlık sağlandı. 15 dakikada yanan kapı, 4 saatte hemen hemen hiç hasar görmedi. 3) İçine bor ilave edilmiş sunta, bakterileri geçirmez hale getirildi. 4) Bor nötronları yuttuğu için, atom bombasına karşı yer altındaki sığınakta suntalı koruyucu tabakalar nötronları içeri geçirmez (nötron izolasyonu) hale getirdi. MEF yarışmasında, biz kahraman ordumuzun askeri liselerinden gelen pırıl pırıl yıldızlı resmi elbiseli 4-5 kuruluşu temsil eden ekipler birçok dereceler aldılar. Çok üzücü olaylar yüzünden son birkaç seneden beri tek bir öğrenci (Kuleli, Bursa, Deniz Lisesi, Adalar vs) göremedim. 1962-1964 yılları arasında fizik hocası olarak Kuleli’de haftada 30 saat verip, yedek subaylığımı yaptığımı söylersem, 1997’den 2000 yılına kadar, 125 nükleer projeyi seçkin öğrencilere gönüllü olarak anlatmış bir insan olarak duyduğum üzüntüyü tarif etmek imkansızdır. İnşaallah kıran kırana geçen ilmi ve teknolojik yarışmalara yakında kavuşuruz. Millet olarak, bilgi toplumu olmaya her zamankinden çok ihtiyacımız vardır, buna mecburuz. Anne babaların çocuklarına fizik, matematik, kimya, biyoloji alanlarında sohbet şeklinde çok sık temas halinde olmaları, sorular sormaları gerekiyor. 1962-64 yılları arasında yetiştirdiğim Kuleli’deki talebem Behzat Balta Kara Kuvvetleri Hareket Daire Başkanı oldu. Tümgeneral Behzat Balta’yı Ankara’da makamında ziyaret etmek kısmet oldu. Benim için ne büyük sevinç kaynağı. Bütün dersleri 10 olan önemli sayıda talebem vardı.

20 sene içinde gittiğim yarışmalarda önemli büyük bir eksik hemen hemen hiçbir sene Toryumu ele alan olmadı. Nükleer enerjiyi içine alan bir proje olmadı. Sanki ülkemizde 380.000 ton Toryum hiç yokmuş gibi. Enerji ile ilgili projeler de son derece azdır. Her sene dışarıya 75 milyar dolar akıttığımız, Toryumda dünya ikincisi olduğumuz halde bu hiçbir projede yer almıyor, acaba niçin?!!

Doç.Dr.Çetin ERTEK

12.05.2018

YENİLENEBİLİR ENERJİ VE NÜKLEER ENERJİ

27 Nisan 2018’de Marmara Üniversitesi’nde yukardaki başlık altında Prof.Dr. Yüksel Atakan çok güzel bir konferans verdi. Bu toplantıyı Marmara Fizik Kulübü organize etti. Fen Edebiyat Fakültesi Bölüm Başkanı Prof.Dr. Zikri Altun, Doç.Dr.Ayşe Yumak Yahşi (Marmara Fizik Kulübü Danışmanı) başkanlık ettiler. Çekmece’den Dr. Mehmet Turgut, Tanzer Türker, Dr. Reşat Uzmen, Prof.Dr. Fuat İnce ve ben vardım.

Yenilenebilir enerji ve nükleer enerji hakkında çok sayıda eğriler ve diagramlar gösterdi. Ergimiş tuzlu Toryum reaktörlerini ele almış durumda. Dünyada şu anda 448 nükleer reaktör çalışıyor. 57 tanesi inşaat halinde, 158’i planlanmış yapılmayı bekliyor. 351 tanesi de planlanıyor. 2050 yılında dünya nüfusu 9 milyara çıkıyor. Dünyada 1600 tane termal kömür santralleri yapılıyor. Bizde 93 tane var. 1 miligram kömürden daha azı insanı öldürüyor. Senede 1000 kişi kömürden ölüyor. Alvin Weinberg, Amerika ve dünyadaki Toryum reaktörlerine ait 2000 dökümanı internette yayınladı. Amerika ile Endonezya ergimiş toryum reaktörünü yakında çalıştırmaya başlayacak. Toryum reaktörleri daha ucuza mal oluyor. Mevcut nükleer reaktörlerin atıklarını da yakma kabiliyetine sahip. Toryum reaktörleri modüler yapılabiliyor. 10 tane 250 Mwe’luk ünite inşa edilebilir. Çin, toryum işine şu anda 500 milyon dolar ayırmış durumda. Bomba yapılması çok zor. 250^o C, 320^o C ve 600^o C yüksek ısıda çalışabildiğinden hidrojen elde etmekte kullanılabiliyor. Kaynama tehlikesi yok. Alttaki bir tıpa vasıtası ile eriyip yakıt kritik olmayacak şekilde kendi kendini kapatıyor. Fransa elektrik enerjisinin %82’sini nükleerden elde ediyor. Yavaşça azaltmayı düşünüyor. Almanya bazı güç reaktörlerini 2025’den sonra kapatmayı düşünüyor. Seçimden evvel ömürlerini 30 sene uzatma hazırlıkları içinde idi! Enerji programı 10 sene içinde tekrar değişebilir. %60 enerjiyi güneş ve rüzgardan elde edebilecekler, açığı Avrupa Birliği çerçevesinde Fransa’dan almayı düşünüyorlar. Güneş enerjisinde, 3 milyon m² alandan 48.000 evin ısınması karşılanabiliyor. Hindistan’da ergimiş Toryum reaktörü üzerinde çok uzun zamandan beri çalışılıyor. Ergimiş Toryum reaktörlerinde 250 Mwe elde etmede sadece 4 kişinin çalışması kafi geliyor. Yakıt sıvı olduğu için ince bir boru ile dışarı alıp üzerinde istediğiniz araştırmayı yapabilirsiniz. Fisyon olayında çıkan 275 ayrı element istenirse tek tek elde edilebilir. Daha başka nüklidler de buradan elde edilebilir. Bazıları çok pahalı ve endüstrinin çok işine yarayan elementlerdir. Alman kanunlarına göre rüzgardan ve güneşten elektrik enerjisi elde ettikçe, bu çoğaldıkça nükleerden elde edilen elektriği azaltma gerekmektedir. Fakat Alman endüstrisinin elektrik ihtiyacı bu yüzdelerin çok üstünde artmaktadır. Konuşmacı Almanya’nın tamamında güneş enerjisinin verimini gösteren haritayı dikkatimize sundu. Aynı şekilde Türkiye’mizin de haritasını sundu. Alan olarak karşılaştırma imkanını bulduk. Bizde güneş enerjisinin elektriğe dönüşümü Almanya’nın iki katından fazla (900 Almanya, 2100 Türkiye).  Danimarka’da elektrik karadan elde ediliyordu. Karada yer kalmadı, rüzgar enerji sistemlerini denize taşıdılar. Bu sefer de balıklar o bölgeye gelmemeye başladı. Balıkçılık ve konservecilik onların çok önemli bir gelir kaynağı, bakalım ne yapacaklar? (Ergimiş tuz Toryum reaktörlerini düşünebilirler)

Dr. Reşat Uzmen de kısa bir katkıda bulundu. Kendisi FİGES Türk firmasında çalışıyor. Avrupa Birliği’nin ergimiş tuz, SAMOFAR Toryum projesinin 2002’de başladığını, projenin son üç yılında (2019’da bitecek) Türkiye’mizin FİGES şirketi vasıtasıyla reaktörün ısı değiştiricilerinin dizaynında rol aldığını anlattı. Türkiye gözlemci statükosundaydı. Isı teorisi hesaplarını yaptılar. Şirketimiz Avrupa’nın sayılı simülasyon programlarında çalışmış başarılı bir firmamızdır. Şirket TÜBİTAK Kurumunu da yanına alarak önemli çalışmalar yapmaktadır.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

05.05.2018

ELEKTRİKLE İŞLEYEN OTOMOBİLLERİN (HİBRİT SİSTEMLER DE OLABİLİR) AKÜLERİNİN ÖMRÜNÜ UZATMAK

Fikir değerli Dr. Adnan Baykal arkadaşımızdan geldi. Çekmece’de yıllarca başarı ile çalışmış arkadaşımız.

Protonları alırsınız, 130 kev enerjiye hızlandırırsınız ve ¹¹B ile çarpıştırırsınız, ¹²B meydana gelir, o da anından 3 alfa parçacığı meydana getirir. Alfa parçacıklarının enerjisi herbiri 6 milyon elektron volttur. (6 MeV) Akümülatör ortamına doping etkisi yaparak akümülatörün ömrünü uzatabilir. Olayın genel adı Foküs nükleer fizik’tir. Foküs füzyon da denebilir.

Büyük bir kapasiteniz varsa protonları 130 keV enerjiye hızlandırmadan da Bor-11’le çarpıştırdığımızda çok kuvvetli üç alfa parçacığı meydana gelir. Bir mikro saniye süre ile 300.000 amperlik pulslar elde edilir. İki mikro saniyelik aralıklarla sistem kendini tekrarlar. Sistemden 15 MeV’luk gama ışınları da çıkar, fakat kurşun zırhlarla kontrol altına alınır. Sistemle, 5 Mwe gücünde bir ünite meydana getirilebilir. Protonları elektrolizle elde edebilirsiniz. Reaksiyon exotermiktir.

Bu sistemi realize edecek ekip, Dr. Adnan Baykal, Dr. Alp Önol, Dr. Ali Ercan ve Doç.Dr. Çetin Ertek’ten, Ulusal Elektrikli Araç Üretimi, Y.Müh. Önder Yol (DMA Yönetim Kurulu Başkanı) ve diğerlerinden meydana gelebilir.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

05.05.2018

KISA KISA NÜKLEER REAKSİYONLAR

·         Nükleer teknoloji, teknolojinin lokomotifidir.

·         Aynı anda evleri ısıtıp, elektrik elde edip, deniz suyundan tatlı su elde edebilirsiniz.

·         Havaya CO₂ vererek kirletmez.

·         Nükleer santralın ömrünü az bir masrafla 30 yıl uzatabilirsiniz.

·         Nötronlar yeryüzüne dik bir borunun içine alınırlarsa yukarıya doğru çıktıkça yavaşlarlar ve sonunda dururlar, bu noktaya tabii uranyum veya U-238 levhası koyarsanız, nötronlar U-238 içine girerler ve Pu-239 yaparlar.

·         Aynı şekilde bir nötron kaynağının önüne 20 cm.lik bir su kabı koyarsanız, nötronlar suyun içinde 18 çarpışma yaparak U-238’in içine kolayca girerler, sonuçta Plutonyum elde edersiniz.

·         Radon’dan çıkan alfa parçacıkları bir cam tüp içinde toz metalik Berilyumla çarpıştırılırsa nötron kaynağı elde edilir. (Rn+Be)

·         Araştırma reaktöründe, Amerikyum alfa parçacıklarının çıkması için kullanılır. Çıkan alfa parçacıkları gene Berilyumla çarpıştırılarak nötron kaynağı elde edilebilir. (Am+Be)

·         Polanyum reaktörden elde edilir. Polanyumdan çıkan alfa parçacıkları Berilyumla çarpıştırılır, saniyede 10⁷ nötron/cm² nötronlar elde edilir.

·         Reaktörden elde edilen Plutonyum, Berilyum’la çarpıştırılırsa nötronlar elde edilir. Bunlara nötron kaynağı denir. Santimetre kareden iki yönde saniyede geçen nötron sayısı 107 n/cm2 san civarındadır. Nötron kaynakları bu şekilde elde edildiği gibi, tabii atom reaktörlerinden de elde edilir.

·         Doktoramda parametreleri tayin edilecek, küçük, kritik altı 104 kg ağırlığında hafifçe zenginleştirilmiş Uranyum çubuklarını kullandım. Uranyum içinde meydana gelen Plutonyumu ölçmek istiyorduk. Ölçeceğimiz Plutonyum miktarı 1 gramın milyonda birinin milyonda biri kadardı. Bu kadar hassasiyetle bu ölçüyü yapabilmeniz için yukarıdaki nötron kaynaklarından hiçbirini kullanamazsınız. Çünkü çıkardıkları nötron sayısı 10⁷’yi geçmez. Deneyi bu hassasiyette yapabilmeniz için nötron akısının bunun 100 misli yani 10⁹ olması gerekir. Burada ölçü statistiği yapıyoruz. Biz 10⁹ nötron/cm² saniyeyi TR-I reaktöründen aldık. Parametreleri ölçülecek küçük reaktörü TR-I reaktöründe 4 saat ışınladık. Bunu TR-I reaktörünün thermal kolonunda yaptık. Sistemin ışınlanabilmesi için termal kolondaki bütün grafit tuğlaları çıkardık. Hacmi kadar yere su tankı inşa ettik. İçine raylı bir araba inşa ettik. Kritik altı sistemi bunun içine yerleştirdik. Işınlanma sonunda 8 Rontgen’lik bir radyasyon çıkıyordu. Sağlık fizikçilerimizin kontrolü altında sistemi sudan çıkarıp sayma odasına aldık. Uranyum çubukların arasına yerleştirilen ince Uranyum diskler, gama ışınları ölçülmek üzere gama odalarına alındı. Başarı ile, büyük hassasiyetle ölçüler yapıldı. Deneysel çalışmalar 7 yıl sürdü. Bu arada ben Uranyum çubukları asitte eriterek de ölçüler aldım. Asitte eritilen bu örnekleri, değerli kimyacı arkadaşım Ali Yalçın, Tri Bütil Fosfat’la fisyon ürünlerinden ve Toryumdan ayırdı. Ayırmada Japon Ishimori tekniği kullanıldı. Uranyum +5 oksidasyon seviyesine getirilip sabit tutuldu. Kimyasında “solvent extraction” kullanıldı. Deneysel sonuçlar Çekmece’yi ziyaret eden Amerikalı ilim adamları Dr. Herbert Kouts ve Fizik Nobel Ödülü almış Glen Seabourg tarafından takdirle karşılandı. Amerikalılar bana deneysel sonuçlarla karşılaştırılacak teorik sonuçları söz verdikleri halde vermediler. Türkiye 35 sene bekledi. Hesapları yapacak duruma geldi, fakat ne Çekmece teorik grubu ne Türkiye’deki herhangi bir nükleer teorik grup hesabı yapmadı, yapamadı. Karşılaştırma yarım kaldı.Türkiye’de yapılan hesapları deneyle veya yapılan deneyleri hesapla karşılaştırma ameliyesi maalesef tam olarak yapılmamaktadır. Üzüntü ile bildirilir.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

28.04.2018

MARMARA ÜNİVERSİTESİ’NDE BAŞARILI, GÜZEL BİR KONFERANS

Marmara Üniversitesi’nin İbrahim Üzümcü salonlarında, Bilim ve Enerji Sosyetesi talebelerinin hazırladığı “Nükleer Enerjinin Türkiye’deki Yeri ve Geleceği”, “Güneş Enerjisindeki Son Durumlar”, “Rüzgar Enerjisi Nasıl Gidiyor?” başlıklı, yüksek seviyeli konuşmalar çok seçkin ve kaliteli idi. 9 Nisan 2018 saat 13:00’te başlayıp saatlerce sürdü. Üç değerli konuşmacı vardı. Dr. Necmi Dayday nükleer üzerinde, Y.Müh. Okan Uykan (www.susol.com.tr) güneş enerjisi üzerinde ve Y.Müh. Tuna Güven (Borusan) rüzgar enerjisi üzerinde konuştular. Talebeler son derece güzel ve anlamlı sorular sordular, anlatılanları çok dikkatle dinlediler, kendilerini ayrı ayrı tebrik ediyorum.

Nükleerde, iş güvenliği zayıf ülkelerin bu teknolojiyi geliştirmesi ne kadar doğru? Halkın yönlendirilmesi nasıl yapılmalı? Bu teknolojide yanlış bilinenler nelerdir? Nükleer enerjinin çevreye zararının diğer enerji sistemleri ile karşılaştırılması, kaza halinde yayılma alanının hesaplanması gibi sorular irdelendi. Dr. Necmi Dayday, Fukişima kazasının bir nükleer kaza olmadığını, tsunami dalgasının 21.3 metre yükseklikte meydana gelmesinden ve depremin 9 büyüklükte olmasından kaynaklandığını anlattı. Ayrıca Dr. Necmi Dayday, 1945 yılında Japonya harpte mağlup olunca çekilmiş çok anlamlı bir filmi de bize gösterdi. Filmde Japonya’nın o güne kadar yaptığı bütün nükleer tesisler, aletler başlarında komutanları olmak üzere gelen çok sayıda Amerikan askerleri tarafından yerle bir edildi. Bütün araştırıcılar da hapse atıldı. Yenilmiş isen batı seni böyle yapar. Konferans sonunda bazı gençlerle konuştum. Biz nükleeri yanlış biliyormuşuz dediler. Dr.Necmi Dayday nükleer eğitim firmasının başkanı olarak (NUTEK) çok başarılı idi. 448 tane güç reaktörü dünyamıza elektrik enerjisi sağlarken, kendisinden karbondioksit çıkmadığından atmosferimizi korumuştur. Aksi takdirde, bu santraller yerine kömür santralleri çalışsaydı dünyamızın atmosferine atılan CO₂ miktarı milyarlarca tonu bulurdu. Nükleer onun için çevrecidir. Çeşitli ülkelerde, 8 kadar Nobelci fizikçinin konferanslarını dinledim, hepsi çözümün nükleerde olduğunu adeta ispat ettiler. Güneşte yarısı gündüz yarısı gece problemi var. Rüzgarda ya eser ya esmez problemi var. Verimler çok düşük. Nükleerde verim %97-98.

Y.Müh. Okan Uykan güneş enerjisini mukayeseli olarak çok güzel anlattı. Konya’da 1300 MW’lık bir güneş enerjisi santralinin inşaatı bitmek üzere imiş. ikinci, üçüncü ve dördüncünün bunun yanına geleceğini bildirdi. Bina çatılarına güneş enerjisi panellerinin konmasının yakında çok artacağını söyledi. Ayçiçeği gibi güneşi takip eden sistemlerin verimi arttıracağını izah etti. Tek eksenli sistemlerden bahsetti. Enerjinin 10 kw’ının 25.000 US Dolara mal olduğunu bildirdi. Hareketli sistem verimi %30’dan %40’a çıkarabiliyormuş. Bir evin çatısına yerleştirilen sistem ayda 400-500 TL.ye mal oluyormuş. Türkiye’de yenilenebilir enerjinin toplama göre yüzdesi %30, %35 olabilir. “Fakat şu anda bürokratik ve kanunlardan gelen bir zorluk var, sektör açmazda” dedi. Güneş sistemlerinin korunma ve temizlik (toz vs) problemlerinin ve panel kırılmalarının problem olabileceğini de sözlerine ilave etti.

Borusan’dan Y.Müh. Tuna Güven çok hummalı çalıştıklarını anlattı. Mevzuatı da kendilerinin yazdığını açıkladı. Pervanelerin dönmelerindeki teknik problemleri çözmenin, sistemi kontrol eden yazılımlara tam hakimiyet gerektirdiğinden bahsetti. Bunları dışardan gelen uzmanlarla çözdüklerini, bunun da çok pahalıya mal olduğunu anlattı. Kuşların göç yollarını bozmak çok pahalıya mal olabilir dedi. Danimarka’da rüzgar için kullanılabilir arazi kalmadığından, sistemleri deniz üstünde kuruyorlarmış. Çok ilginç birşeyle karşılaşmışlar. Bildikleri balık akımları sistem denizde kurulduktan sonra birdenbire kesilmiş. Doğayı rahatsız etmeden enerji elde etmenin ne kadar zor olduğunu görüyoruz.

Bütün motorların daha az benzin yakarak çalışması, daha az yağ kullanmasını temin için Y.Müh. Ali Erdemir, nano teknolojiyi kullanarak sürtünmeyi 20’de 1’ine indirmeyi başarmıştı. Kendisi Amerika’da ANL (Argonne National Laboratory) de çalışmaktadır. Pistonları proton zengin malzeme ile kaplarsanız proton-protonu ittiği için sürtünme müthiş azalır. Ali Bey’in kendisi anlattı. Rüzgar enerjisi ile çalışanlar Ali Bey’i laboratuarlarına davet etmişler, aynı metodu bizim sistemlere de tatbik edin demişler. Ali Bey her yıl sanayiden 100.000 dolar ödül kazanıyor ve rüzgarların da imdadına yetişti. Bir toplantıda Ali Bey’e “Size Bursa otomotif sanayiinden davet geldi mi?” dedim. “Yarama bastınız” dedi. Teknik değerlerine sahip çıkmayan bir Türkiye.

Tokyo’da “Japan Times” gazetesinden bakın neleri öğrenmiştim: Danimarka’nın balıkçılık, konserve yapımı, balık çeşitlendirilmesi, balıkların havuzlarda özel beslenme rejimlerinin karşılaştırılması gibi araştırmalarda Avrupa ülkelerinin 20 sene ilersinde olduğunu, balık beslenme ve kilo-protein meselelerini sekiz sütun iki sayfa üzerinden dikkatle okudum. Makale bir master tezi gibi idi. Deniz üzerinde inşa edilen rüzgar santrallerinin balık akımlarını durdurması Danimarka için bir felakettir. Bakalım işin içinden nasıl çıkacaklar? Hatırlayacaksınız, Japonya’da bir jumbo-jet (747) Tokyo’dan Osaka’ya giderken bir dağa çarparak paramparça olmuştu. Japan Times gazetesi olayı tarafsız olarak, sansürsüz, Osaka kontrol merkezi ile pilotların konuşmalarını acıklı bir şekilde tek tek vermişti. Konuşmalar nokta nokta ile sonlanıyordu. Ben 3 gün sonra o moralle benzer bir jumbo uçağı ile Tokyo’dan Frankfurt’a uçmuştum. Japan Times gazetesinin ingilizcesi çok berraktı, yazılar çok küçük olduğundan gazete bilgi deposu halindeydi. Keşke bizim de böyle bir gazetemiz olsa. Hergün 8 sütun üzerinden ince yazılmış iki tam sayfa, halkı aydınlatmaya yönelik ilim ve teknolojik haberleri yazıyor. Dedikodu ile doldurulan gazetelerden değil. Bu bilgilere Japonların mı ihtiyacı var, bizim mi? Her geçen gün halkımızı bilgi toplumuna götüren bir gazete ne iyi olur.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

28.04.2018