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