Geçenlerde National Geographic’in Çernobil’deki nükleer kazayı anlatan bir belgeselini izledim. Benim bu belgeseldeki en etkilendiğim kısım, yangını söndürmeye giden itfaiyecilerin ve radyoaktif atıkların üzerini örtmeye çalışan askerlerin nasıl radyasyona maruz kalıp öldükleriydi. Düşünsenize bir itfaiye erisiniz, yangın ihbarı yapılıyor ve siz de olaya müdahale etmek için her zamanki prosedürler eşliğinde olay yerine gidiyorsunuz. Yangınlarla boğuşurken birden kendinizi halsiz ve bitkin hissetmeye başlıyorsunuz. Sonra mideniz bulanmaya başlıyor. Derken başınıza şiddetli ağrılar giriyor. Belki dakikalar belki saatler içerisinde ne olup bittiğini bile bilemeden olduğunuz yere yığılıp hayatınızı kaybediyorsunuz.  Sizi bilmem ama daha radyasyonun ne olduğunu bilmeden radyasyondan bu şekilde ölmek oldukça dramatik geldi bana. Bu yüzden yazıma radyasyonun ne anlam ifade ettiğinden başlamak istiyorum.

Radyasyon, ingilizce “radiation” kelimesinin türkçeleşmiş halidir.  Işıma anlamına gelir. Aslında radyasyon dediğimiz şey bir elektromanyetik dalgadır. Işık gibi. Gözle görebildiğimiz ışıklar da birer elektromanyetik dalgadırlar. Yani yanan bir lambanın radyasyon yaydığını söylemek fiziksel olarak yanlış değildir.  Kırmızı ışık ile mavi ışık arasında frekans ve enerji farkı vardır. Mavi ışık, kırmızıya göre daha yüksek frekansa ve daha yüksek enerjiye sahiptir.   Çok yüksek enerji ve frekansa sahip elektromanyetik dalgalar halk arasında radyasyon olarak tabir edilen ışıklardır. Nükleer atıklar etrafa bu ışıklardan yayarlar ve bu ışıklar çarptıkları malzemeleri ısıtır ve ya çarptıkları organizmaların ölmelerini sağlar.

em_spectrum

Doğada bulunan her element aslında biz görmesek de ışıma yapar ve ışık soğururlar. Eğer atom yörüngesinde dolanan bir elektron etraftan bir ışık soğurursa bir üst enerji düzeyine geçer. Bu ışığın enerjisi elektrona aktarılmış olur. Elektron daha çok hızlanır ve ivme kazanır.  Çok fazla yüksek enerjili ışık soğuran bir atom daha fazla titremeye ve elektronlarını tutamamaya başlar. Belli bir süre sonra bu malzeme ısınır ve ya üzerinde bir elektrik akımı oluşur.  Tam tersi bir durumda yani bir elektron bir alt enerji seviyesine geçtiğinde o kaybettiği enerji kadar etrafa bir ışık yayar. Aslında  radyoaktif elementlerden yayılan ışıklar da benzer sebeplerdendir.

Evreni bir arada tutan hissedilir 3 kuvvetten bahsedebiliriz. Birincisi, Gravity Kuvvet olarak adlandırılan kütle çekim kuvvetidir. İkincisi elektromanyetik kuvvet olarak adlandırdığımız ve elektronların etkileşimini sağlayan kuvvettir.  Üçüncü kuvvet ise nükleer kuvvet olarak adlandırılır. Bu kuvvet ise atom çekirdeğini bir arada tutan kuvvettir. Bu üç kuvvet arasındaki en güçlü kuvvet nükleer kuvvettir. Fizik hakkında hiç bilginiz olmasa bile en azından nükleer bombaların ne derece yıkama yol açabileceği hakkında az buçuk bilginizin olduğunu tahmin ediyorum. Bir elektronu bir üst seviyesine geçirebilecek elektromanyetik kuvvetin sağladığı enerji bir kaç elektron volt olarak ifade edilirken bir atom çekirdeğinin nötron ve protonlarına ayrılmasını sağlayabilecek nükleer kuvvet, mega elektron voltlar ile ifade edilir.  Yani milyonlarca kat fazlasından bahsediyoruz.  Bunun anlamı bir kilogram nükleer reaktörden mega joule düzeyinde enerji elde edebilirsiniz demektir.

Peki bu enerjiyi nasıl sağlayabilir ve nasıl kullanabiliriz? Aslında bunun iki yolu vardır. Ya atom çekirdeğini bazı kimyasal yollar ile parçalar ve etrafa yaydığı ışığın enerjisini ve fırlayan parçaların hareket enerjisini kullanırsınız(Fission) ya da parçalanmış çekirdeğin birleşmesine izin verip çarpışma sonucunda açığa çıkan enerjiyi kullanırsınız(fision).  Radyo aktif olmayan bir elementin çekirdeğini parçalamak için çok yüksek bir enerji gerekir. Bu enerjiye sahip bir gamma ışınını, bu malzeme üzerine tutarsanız, bu elementin atomları bu ışını abzorbe ederek çekirdeğini parçalar. Çekirdeğin bu parçalanan kısmı ise atom merkezinden fırlar.  Radyo aktif elementler için ise bu olay çok daha kolaydır.  Çünkü bu elementler için çekirdeğin parçalanması kendiliğinden olur. Bu olaya bozunma diyoruz. Radyo aktif elementlerin  Alfa, beta ve gamma bozunmaları yani atom çekirdeklerinin kendiliğinden parçalanması sonucundan etrafa yayılan alfa, beta ve gamma ışınımları(elektromanyetik dalgaları) çok yüksek enerjiye ve frekansa sahip ışıklardır. Uranyum atomundan parçalanıp fırlayan nötronlar ise başka uranyum atomlarına çarparak onlarında parçalanmasına ve parçalanan kısımlarının fırlamasına sebep olur. Bu hareket enerjisi malzemenin ciddi şekilde ısınmasına yol açar. Nükleer reaktörler ise bu ısınmayı kullanırlar.

Bir reaktör, temelde sadece su ısıtıcısı olarak kullanılır.  Isınan suyun buharı ise tribünleri döndürür ve elektrik üretilmiş olur. Reaktör içindeki uranyum yakıt çubukları, aynı kızaran boru ısıtıcılar gibidir ve fisyon olayından kaynaklanan parçalar onları ciddi manada ısıtırken etraftaki suyun da kaynamasını sağlar.  Grafit çubuklar ise olayı kontrol eden çubuklardır ve radyo aktif bozunmalar sonucu ortaya çıkan  nötron parçacıklarını yutar ve ısıyı düşürür. Bu sayede reaktör gücü kontrol edilebilir.

Tabi bu olay sırasında çekirdekten yayılan yüksek enerjili gamma ışıkları halk arasında asıl radyasyon olarak tabir edilen ışıklardır. Reaktör içerisindeki radyo aktif  yakıt, parçalanırken bu ışığı yaydığı için reaktörün etrafı bu ışığı geçirmeyecek çok kalın kurşun bir kapla kaplanır.  Reaktörün ısısının kontrol edilemeyip patlaması sonucunda bu ışığı yayan belki trilyonlarca atom etrafa saçılır. Bu atomlar, kara, deniz ve hava yoluyla dünyanın bir çok yerine taşınabilirler. Bu yüzden radyasyon bulaşıcıdır. Ellerinde radyo aktif olarak halen bu ışıkları yayan atomlar bulunan biriyle el sıkıştığınızda bu atomların bir kaçı sizin elinize de geçebilir.  Elinize geçen bu atomlar ise yaydığı ışıklar sayesinde sizin vücudunuza zarar verir tabii ki.