MİKRODALGA MUTFAK FIRINLAR ZARARLI MI?

Sosyal medyada dolaşan bir yazıda, sözde Hiroşima Üniversitesi’ndeki bir araştırmaya dayanılarak Japon hükümetinin mikrodalga fırınların insana etkilerinin 1945’de Japonya’da atılan atom bombalarının insanda kanser yapma etkisinden çok daha fazla olduğu gerekçesiyle 2019 yılı sonuna kadar yasaklanacağı ve buna uymayanların 5-15 yıl arasında cezalandırılacağı yer alınca bir çok kişinin buna inandığı söyleniyor. Sonradan bu yazının asılsız olduğu, Japon hükümetinin böyle bir karar almadığı, açıklandı ama mikrodalga fırınlarla ilgili kafalarda sorular oluştu ve  hatta bize de sorular gelmeye başladı.

Bu nedenle biz bu yazımızda bu konuyu biraz ayrıntılarıyla açıklamaya çalışacağız.

Ancak her şeyden önce şunu açıklamalıyız:

Mutfak fırınlarında kullanılan mikrodalgalar frekansındaki Elektro Manyetik (EM) radyasyonun, radyoaktif maddelerden yayınlanan çok daha girici alfa, beta ve gama iyonlayıcı radyasyonlarıyla bir ilgisi bulunmuyor. Bu nedenle bunlar birbirlerine karıştırılmamalı. Fırınlardaki besinlerin radyoaktif olmaları ya da radyasyon yaymaları da söz konusu değil (Ayrıntılı bilgiler için bkz./6/).

Mikrodalga fırınlar ilk kez nasıl ortaya çıktı?

Mikrodalgaların besinleri çabuk ısıtma ve pişirme özelliğini ilk kez ABD’li Percy Spencer 1940’lı yıllarda, radar sistemleri için vakum tüpleriyle mikrodalga üretirken, cebindeki çukulatanın eridiğini gördüğünde, rastgele, buluyor. İlk okuldan diploma almadan 12 yaşında ayrılarak çalışmaya başlayan, kendi kendini yetiştiren ve meslek yaşamında 150 patent alan Spencer, daha sonra çeşitli besinleri mikrodalgalara tutarak deneyler yapıyor. Sonunda, aşırı büyüklükteki ilk mikrodalga fırın 1947 yılında 5000 dolar fiyatla piyasaya çıkıyor ve bir lokantaya konuyor.  Bugün neredeyse her evde bulunan mikrodalga fırınların masa üstüne de konabilen çok daha küçük modellerinin çok daha ucuza satıldığını biliyoruz (Şekil 1). 

Şekil 1: 1947 yılında piyasaya çıkan 1,70 m yüksekliğinde, 350 kg ağırlığındaki ve 5000 dolar’lık ilk mikrodalga fırın ile bu buluşu yapan ABD’li Percy Spencer (1894-1970)

Bugünkü mikrodalga mutfak fırınları güvenli mi?

İçinde su bulunan maddeler örneğin besinler, vücut dokuları, sıvılar mıkrodalgaların enerjilerini soğurup ısıya dönüştürüyorlar. Bir mikrodalga fırın, bunu üreten şirketin kullanım kılavuzuna göre çalıştırıldığında güvenli olmakla birlikte bazı önlemlerin alınması yararlı olabiliyor. Fırınlarda mikrodalgalar ancak fırının kapısı kapatılıp, şalteri çevrildiğinde ve çalıştığı sürece ortaya çıkıyor ve mikrodalgalar fırın içinde kalıyor. Fırının kapısının sıkıca kapandığı kontrol edilmeli ve kapı iç çevresinin bozuk olmamasına, temiz olmasına da dikkat edilmelidir. Fırının mikrodalga kaçağı, uluslararası standartlara göre sınırlanmış olup, genellikle çok azdır. Bununla ilgili Dünya Sağlık Örgütü Sınır Değeri (WHO), fırından 5 cm uzaklıkta 50 Watt/m²  dir. Yapılan ölçümler, ortalama olarak, fırından 50 cm uzaklıktaki değerin, 5 cm uzağı için geçerli olan sınır değerin sadece %1’i kadar olduğunu gösteriyor. Buradan, bir mikrodalga fırının, uzun süre çok yakınında durulmadıkça, vücuda olumsuz bir etkisi beklenmiyor. Epey eski, çok kirli ve hasarlı bir fırının, örneğin kapağı yerine iyice oturmuyorsa, kullanılmaması, servisine bildirilerek onarılması ya da yenilenmesi gerekir. Şekil 3’deki bir aletle, mikrodalga fırınlar çalışırken 1-2 m uzağında yaptığımız ölçümler yukarıdaki sınır değerin çok altında kalındığını göstermiştir.

Fırının kapağı açıldığında EM radyasyonun üretilip yayılması anında kesiliyor. Bugüne kadar yapılan bilimsel araştırmalara göre sınır değerlerin altında kalındığında, mikrodalga fırınlardaki az miktarlardaki kaçaklar nedeniyle insan sağlığına olumsuz bir etki beklenmiyor. Bu sonuç, hamileler ve küçük çocuklar için de geçerli olmasına rağmen, koruyucu bir önlem olarak hamilelerin ve çocukların fırın çalışırken çok yakınında kalmamaları öneriliyor /1/. Yeni fırınların zırhlama ve ilgili güvenlik önlemlerinin sağlanmasından fırınları üreten şirketler sorumlu.

Şekil 2: Mikrodalga fırın         Şekil 3: Mikrodalgaları kabaca ölçen bir  alet

Mikrodalga fırınlarda pişirilen besinlerin vücudumuza zararı var mı?

Bugüne kadar yapılan bilimsel araştırmalar mikrodalga fırınlarda ısıtılan ya da pişirilen besinlerin, normal mutfak fırınlarındakinden daha fazla zararlı olduğunu göstermemiştir. Ancak, mikrodalga fırınlarda, ısı yayılması besinlerin dış yüzeyinden iç yüzeyine doğru ardı sıra olmadığından, mikrodalga radyasyon besinin iç bölgelerine aniden girip, bir bölümünü ısıtırken, besinin diğer bazı bölümleri ısıtılmayabiliyor. Buralardaki zararlı mikro organizmalar öldürülemediğinden mikrodalga fırınlardaki besinler zararlı olabiliyor. Bunu önlemek için, besinlerin pişirilirken, ara sıra fırının durdurulup, besinin karıştırılması ya da besinlerin cinslerine göre ilgili kılavuzlardaki pişirilme sürelerine uyularak fırında daha uzun süre tutulmaları öneriliyor /2/.

Mikrodalgalar içinde su olan maddelere (örneğin besinlere) enerjilerini aktarıp bunları ısıtırlarken, cam, seramik ve plastik maddelerden enerjilerini pek yitirmeden geçiyorlar,  metallerden ise yansıyorlar. Bu nedenle mikrodalga fırınlarda metal kapalı kaplar kullanılmamalı. Üstü açık aluminyum folyelerde yiyecekler ısıtılabilir.

Mikrodalga fırınların endüstride, büyük ölçeklerde, kağıt, tekstil, deri, şişe mantarları, kurşun kalem ve çiçeklerin kurutulması gibi daha birçok kullanım alanları da bulunuyor.

Mikrodalga fırında besinlerin nasıl piştiğinin kısa fiziği

Aşağıdaki Şekil 4, EM radyasyonu, çeşitli dalga boyu ve frekans aralıklarında adlarıyla birlikte gösteriyor. Görüldüğü gibi mikrodalgalar da güneş ışınları gibi, EM spektrumda yer alıyorlar, sadece dalga boyu ve frekans aralıkları farklı. Aslında ‘mikrodalga’ adından ‘milyonda bir dalga’ anlamı çıkarılabilirse de böyle olmayıp, gelişigüzel takılmış bir addır. Mikrodalgaların frekansları çok yüksek olup 100 Megahertz (Mega=milyar) ile 1 Terahertz (=1000 Megahertz) arasındadır. Dalga boyları da 30 cm ile 1 mm arasında değişiyor ve bunlar Şekil 4’den de görüldüğü gibi Radyo Dalgaları denilen bölgede bulunuyorlar. Mikrodalgalar, TV, FM radyo, cep telefonları ve baz istasyonlarında, radarlarda ve daha başka yerlerde de  kullanılıyor /2-5/. Mutfak fırınları çok çeşitli olmasına karşın bunlarda kullanılan mikrodalgaların frekansı 2,45 Giga Hertz (2,45 milyar Hertz) ve dalga boyları da 12 cm.

Şekil 4: EM Spektrum

Bugünkü mikrodalga mutfak fırınları 100 ile 1300 Watt arasındaki bir elektrik güçte çalışıyorlar. Fırında bulunan Magnetron adındaki alette (vakum tüpü), bu gücün bir miktarı kullanılarak, mikrodalga frekansında EM radyasyon üretiyor (Şekil 5). Mikrodalgalar, ısıtılan bir katot telinden yayılan elektronların, magnetronda bulunan mıknatısların yarattığı manyetik alanla etkileşmesi sonucu üretiliyor (Şekil 6). Mikrodalgalar endüksiyonla fırın içinde alternatif bir elektrik alan yaratıyorlar. Fırına konan bir besinin içindeki su molekülleri, bir ucu biraz artı, diğer ucu da biraz eksi elektrik yüklü, iki kutuplu bir pusula iğnesi gibi, zaten kararsız titreşirlerken, mikrodalgaların endüksiyonla ürettiği değişken (alternatif) elektrik alandan aldıkları enerjiyle titreşimleri (rotasyonları) son derecede artıyor. Moleküllerin artan aşırı hareketleriyle, ya da kinetik enerjileriyle, birbirleriyle çarpışmaları ve sürtünmeleri artıyor ve kinetik enerjinin ısı enerjisine böylece dönüşümüyle besin ısıtılmış ya da daha uzun süre fırında tutularak pişirilmiş oluyor. Fırının tavanındaki, mikrodalgaları yansıtıp dağıtan, pervane (Şekil 5) ile yemeğin konduğu alttaki döner tabla, mikrodalgaların besinin her yerine ulaşarak ısı enerjisinin homojen dağılmasına yardımcı oluyor.

Şekil 5: Mikrodalga fırının çalışması,  Şekil6:Magnetron’un iç yapısı  

Yukarıdan soldan aşağıya: Kapı kilidi,

Dalga pervanesi, Magnetron, Güvenlik şalteri

İletkenler, Pişirme odası, Güvenik şalteri

Sonuç

Mikrodalga fırında pişirilen yemeklerde ısı yayılması homojen olmadığından, yemeğin bazı bölümlerinde zararlı mikro organizmalar öldürülmemiş olabiliyor. Bunu önlemek için pişirilme sırasında, karıştırılabilecek yemeklerde, fırının durdurularak, yemeğin karıştırılması ve yemek pişirildikten sonra da bir kaç dakika  beklenmesi ısının yayılarak mikro organizmaların öldürülmesini sağlayabiliyor.

Bugüne kadar yapılan bilimsel araştırmalar, bakımlı ve kullanım kılavuzuna uyularak çalıştırılan fırınlardaki mikrodalgaların, gerek besinlere etkileri, gerekse fırından kaçaklar sonucu vücuda zararlı olabileceğini kanıtlamaktan uzaktır /1,2/.

Yüksel Atakan, 

Dr.Radyasyon Fizikçisi-Almanya,

 ybatakan3@gmail.com

…………………..

İlgili yayınlar:

/1/ https://www.bfs.de/DE/themen/emf/hff/quellen/mikrowelle/mikrowelle.html

/2/ https://www.who.int/peh-emf/publications/facts/info_microwaves/en/

/3/ https://www.livescience.com/57405-who-invented-microwave-oven.html

/4/The mıcrowave oven power:https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/08327823.1987.11688024?src=recsys

/5/ The impact of microwaves: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00222739.1973.11688865

/6/ Radyasyon ve Sağlığımız? kitabı Y.Atakan, Nobel yayınları, 2014 (İyonlayıcı radyasyonlar ve iyonlayıcı olmayan radyasyonlar bölümleri)

MATTER IS BUILT ON A UNIVERSAL MATTER ARCHITECTURE – TOLGA YARMAN’IN “THEQUANTUM MECHANICAL FRAMEWORK BEHIND THE GENERAL THEORY OF RELATIVITY” ADLI KİTABINDAN KESİTLER

Sağ elini yukarıya kaldırmış dünya üzerinde oturan bir gözlemci elinde bir taş düşünelim. Sağ elindeki taşı serbest düşüşle yere bıraksın, daha alçak konumdaki sol eli ile taşı yakalasın. Bu kapalı sistem taş ve dünyadan meydana gelmiş. (Arada havayı ihmal ediyoruz.) Taş düşmesi sırasında enerji sabit kalır. Dünya taştan çok daha masif olduğundan momentum korunumu burada geçerlidir. Sadece taş kinetik enerji kazanır. Gözlemci sisteme karışıp taşı yakaladığı anda, kapalı sistemden (düşen taş ve dünyadan meydana gelmiş) kinetik enerjiye eşit enerjiyi alır. Bu örnek yazar tarafından Enerji Kaynakları (Resources of Energy) adıyla yazılmış, Anadolu Üniversitesi tarafından 1983’te basılmış kitapta irdelenmiştir. Bu kitap 2009’da Okan Üniversitesi tarafından tekrar basılmıştır.

Prof.Dr.Tolga Yarman’ın fikrini basit bir şekilde izah edecek olursak, enerji korunumunun relativistik kanununa göre bir alandaki bir parçacığın sükunet enerjisi, statik bağlanma enerjisi (binding enerji) kadar azalır.

Atomik dünyada parçacık elektrik alan içinde olsa da gravitasyonel çekim alanında da olsa durum aynıdır. Bu durum başka bir alana da tatbik edilebilir. Bütün bunlar, bağlanma oluşurken parçacığın iç yapısının değişmemesi şartı ile doğrudur. Bu kabul veya düşünüş tarzı, kuantum mekaniği bazında Genel Relativite Teorisi (GRT) nin birçok problemlerinde tatbik edilebilir. Tolga Yarman bu problemleri başarı ile göstermiştir.

Eldeki objenin relativistik veya non-relativistik kuantum mekanik durumu birçok durumlar için Tolga Yarman tarafından irdelenerek çözülmüştür. Tolga Yarman, Moskova Teknik Üniversitesi’nde, 4.07.2005’te bağlı mion parçacığının bozunmasındaki gecikmeyi kendi teorisiyle izah etmiştir. Yukarıda kaynağını verdiğimiz kitabında, kendi teorisine ait 10 adet teorem tek tek matematik disiplinine uygun bir şekilde ayrı ayrı ispatlanmıştır. Durum şöyle özetlenebilir: izole partiküller sistemi elektrik veya gravitasyonel alanına bağlı ise boşluktaki sükunet kütlesinden daha az bir kütleye sahiptir, aradaki fark sisteme bağlanma enerjisi kadardır.

Prof.Dr. Tolga Yarman’ın yayınlanmış teoremleri bizi makro ve mikro dünyaların yeni birleşimine götürür.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

12.10.2019

ERGİMİŞ TORYUM REAKTÖRÜNDE AMERİKA VE ENDONEZYA İŞ BİRLİĞİ

Bu makale James M. Hylko tarafından powermag.com’da neşredilmiştir. 500 Mwe gücündedir. 3 Atmosfer basıncında çalışır limanda inşa edilmiştir. 4 loop’lu basınç devreleri %45 verimle çalışır. Nükleer Endüstrisi için bir çıkış noktasıdır. Proje Thor Con diye tanınır. POWER mecmuası, Mayıs 2017 sayısında Endonezya’nın Toryum Tuzu Reaktörleri’ne yakın ilgisi olduğunu yazmıştı. Thor Con kurucularından Robert Hargraves Thor Con hakkında POWER’a önemli bilgiler sundu. Güç reaktörü bir geminin üçte biri kadar yer kaplıyor. 174 metreye 100 metre ebatlarında. Sistem 250 Mwe+250 Mwe olarak iki modülden ibarettir. Yakıt, ergimiş yakıt tuzu olarak, sodyum berilyum ve toryum fluoritten müteşekkildir. % 19.7 U-235 ihtiva eder. Primer pompa 565^o’ta, saniyede 3000 kilogram yakıt tuzunu çevirir. Mevcut moderatör grafit, uranyumun yavaş nötronlarla fisyon yapmasını sağlar.

Design yeni değildir. 1960’larda Tennessee’de USA, Oak Rige National Laboratory’de enerjinin askeri amaçlar için kullanılmasında ergimiş tuz reaktörlerinin rolü incelenmiştir. LAMPRE ve USS Seawolf (SSN-575) projeleri tamamlanmıştı.

Endonezya 18.000 adadan meydana gelmiştir. 2015 yılında ülkenin enerjisinin %56’sı kömürden, %25’i doğal gazdan, %9’u yağdan, %6’sı sudan, %4’ü de geo-thermalden elde ediliyordu. Ülke, 2030 yılında karbondioksit salınımını %29 nispetinde azaltacağına dair söz vermiş durumda. Endonezya 2030 yılında dünyanın 5. büyük ekonomisi olmak istemektedir. 2016 yılında yapılan ankette halkın %77.5’i nükleer lehinde oy kullanmıştır. Birçok yerli kuruluş ve Uluslararası Atom Enerji Ajansı projeyi yapıcı bir şekilde desteklemektedir.

Thor Con 4 looplu buhar devresi kullanır. Fisyonu elektriğe çevirir. Isınmış tuz yakıt 704^o c’ta dolaşarak PHx ısı değiştiricisine gelir. Sonra da ikinci ısı değiştiricisine gelir. Sistem hafif sulu reaktörlere göre (LWR) %60 daha az soğutma suyu kullanır. Sistemin verimi %45’tir. Ergimiş tuz reaktörlerinde sistemin mekanik yapısında az kromlu, yüksek nikelli Alloy N kullanılır. Fakat Thor Con’da 4 ısı değiştiricisi de SUS 316 Ti paslanmaz çeliği kullanılmıştır. Piyasada bulunması kolaydır, radyasyona dayanıklıdır. Reaktörün tavanı 777 uçaklarının tahribine karşı 3 metre kalınlığında kum, 25 milimetrelik dual-çelikle kaplanmıştır. Yakıt tuzunun çalışma sıcaklığı 704^oc’tır. Kaynama sıcaklığı 1430^oc’tır, bu durum ani katastropik enerji çıkışlarına mani olur.

Tuz yakıt LWR reaktörlerine nazaran avantajlıdır:

-          Stronsiyum-90, iyod-131 ve Cs-137 kimyasal olarak tuzlu reaktörlerde birbirlerine daha bağlıdırlar.

-          Tuzlu reaktörde sodyum florit, hızlı reaktörlerdeki sodyum oksijen etkileşmesine engel olur, sodyum yangınları önlenir.

-          Altı adımlık off-gas sistemi Xenon Krypton gibi asil fisyon gazlarının atılmasını sağlar. Yakıtı itibariyle tuzlu reaktörler bomba yapımında çekici değillerdir.

Bu enerjinin Endonezya’da yerleşmesi hangi yolları takip edecek?

US Department of Energy, bütün Thor Con bilgilerini Endonezya’ya Part 810 of Title 10, Code of Federal Regulations, Assistance to Foreign Atomic Energy Activities adlı antlaşmaya göre verir. Bu durum bilginin sadece barış amacıyla kullanılmasını garanti eder. Endonezya Milli Nükleer Enerji Kurumu tarafından (BATAN) 2019 yılında prototip reaktörün yerini açıklar. Ticari enerji eldesi için adımlar birer birer atılır. Hargraves, Thor-Con’un Endonezya’da ticari amaçla 4 sene içinde çalışacağını tahmin etmektedir. Reaktörün çıkışı şebekeye bağlanır. Bundan sonraki iki yılda reaktörlerin seri halinde yapılabilmesi için bütün durumlar gözden geçirilir. Kilowatt saati 5 sentten üretilen elektrik enerjisi yeni ortaya çıkan ekonomileri desteklemeye başlar.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

05.10.2019