ATOM FİZİĞİ VE ATOM TEKNİĞİ

n. FİZİKİ ESASLAK Yazan . Dr. R. Schulten Mannheım

Azami Enerji Fiziği :

Bugün, nüklear enerji reaktoılermın ınşas ı nrn ana hatlarına ait fiziki esasların keşfi esah itibariyle bitmiş kabul cdılebılıı. Halen, yalnız muayyen nüklear reaksiyonla] için tesir makta larının ölçüleri henüz bıtııılmemıştıı ki, bunlaı ilerde bilhassa ^çabuk1' ıcaktöılerde icra edile cektir.

Bugün, fiziki esaslaiın keşfinde dikkatimiz, esas itibariyle elemanter parçacıkların durumu nun tetkıkına çevrilmiştir. Elemanter parçacıkla! atom nüvesinin parçalan olup ancak enerjice fev kalâde zengin reaksiyonlar sayı1 MH de si'ibi'Mt bırakılabilirler. Nüve tahavvulâtı esnafında tah vil edilen enerji kimyevî reaksiyonlara nazaian milyon mertebesinde bıı fuzlalrk aızedeı Blemanter parçacıkların serbest bıı akılmam için atom nüvesmdeki olaylaıa nazaı.ın tc' tıaı mil yon ilâ nıılyaı faktoıü kadar buyıık hır enerji lâzımdır. Bug ün teknik tatbikattan çok uzak fi lan böyle yüksek eneıji reaksiyonla!ı, tuluatta kozmik şualarda mevcuttur

Bu şıualaı, fezadan kısmen dün ya atmosferine nüfuz eden ve dünya atmosfeı ı ile aran üst tabakaları dahilinde enerjik reaksi yonlar tevlit eden mahmul elemanter paiçacıklaı tarafından tevlit edilmektedir. Kozmik şualann münferit parçacıklarının ihtiva ettiği muazzam enerjiye rağmen, tesir 1er ı ancak hassas âletleıK1 ispat edilebilir. Çünkü düşme kesafetleıı fevka lâde küçüktür. Arzın sathına ulasan kozmik şua ların mecmu enerjisi ; semadaki bilcümle yıldız ların ziyalarının enerji düşümüne tekabül ertıı (Güneş ve ay müstesna).

Son on sene zarfında. ,ok büyük eneıji \c yüksek şiddette elemanter parçacıklar tevlit eden tâcıl ediciler inkişaf ettirilmiştir Lüzumlu teknik tesisat muazzam eb'ada erişmiştir (Bugün en bil yük. tâcıl ediciler Berkeley (USA) da, Cenevre'de ve Rusya'da inşa edilmiştir). Tâcıl edici bir ma kine bir kaç milyon mark değerindedir.

Bu nüve reaksiyonları, alelusul Gıeger ciha zı vo Szintıllasyon sayaçları, hattâ fotoğraf plâ kası üzerinde ispat edilir. Münferit elemanter par cacıkların fotoğTaf plâkası üzerindeki izi mikro.s kop yardımiyle tanınır. Hattâ tok ınkış.ıf ettırj miş bir kıymetlendirme UFUIU, bir parçacığın kıl !e ve hamulesinin tayınını mümkün kıldığı g.bi, bir âzami ener]i reaksiyonu ameliyesini dahi mümkün kılar. Diğer kıymetli bir usul bugün dahi bilhassa kuvvetli mıknatıs! sahalar mevcut olduğu hallerde Wılson hücresıdir. Bu USJI aynı zamanda bir elemanter parçacığın kitle ve ha mulesini de tâyine yarar

. M. n 8

ZVDI den çeviren . Y. Mühendis Mustafa Kıtapçıoğlu

Keşfıyatın bugünkü durumuna nazaran . "klâsik" dalga mıhaniğı ve nüklear fızıkde ma lûm olan atabil elemanter parçacıklar (proton lar, noytronlar ve elektronlar) dan başka mezon v s. gibi daha bir çok elemanter parçacıklaı mevcuttur. Bunlardan bir kaçı ancak yüksek eneı jı kullanmak suretiyle ispat edilebilmiştir. Uzun zamandanben bilinen mezonlardan başka ; yem den büyük, enerji sevkı suıetıyle vuku bulan bazı reaksiyonlarda, artık mezon grupu tahtında mü talâa edılomıyen ve bilâkis muhtemel olarak sta bıl elemanteı parçacıklann ikaz edilmiş hallerini göfteren zayıf elemanteı parçacıklaı meydana çıkarılmıştır. Kısa bir müddet evvel, eskıdenberı nazarî olarak bilmen antıprotonun ispatına mu vaffak olunmuştur. Antıproton, protonun aynı kitleyi fakat aksi işaretli hamuleyi havıdır. Pro ton ve antıproton aıasındaki bir reaksiyon ıkı veya bıı çok gama şuamın teşekkülünü tevlit eder. Buıada her iki piotonun mecmu kitlesi radyasyon enerjisine tahavvül eder

Nüve fiziği :

Yem fizikî ölçüleı vasıtasıyle bıı atom .sant ı alının planlanmasını kolaylaştuan, başka nükle ar sabiteler elde edilmiştir. Büyük apsoıpsıyon kapasitesindeki parçalanma mahsullerinin bıı kıs mının noytronlar için zincir reaksiyonunu ehem miyetli miktarda bozması bir reaktörün yat it o lemanlarmın ömıünc tesir eden faktoıleıdeıı bı ııdıı. Mühim parçalanma mahsulleri hakkında Lewıs 1) ve başka kimseler kıymetli sonuçlaı neşretmışlerdır. Bilhassa rezonans yakalama m tegı alınm 2) ve bunun sühunete tâbi oluşunun ölçülmesine dan esaslı çalışmalaı mcvcuttuı Bu kıymetleı, bilhassa yakıt elemanlarının zınteılen mış maddelerden istihsal edildiği hallerde, ıcak törlerın hesabatında çok mühimdir ölçü kıymet lerine dayanarak reaktörlerin menfi sühunet sa bitesi şimdi tahmin edilebilmektedir.

"Hızlı" reaktörlerin inşası ıçm noytronlaun gayri elâstikî dağılma maktalarının enerjiye tâ bi olarak bilinmesi elzemdir. Bu kıymetler bugün umumiyetle bilinmemektedir. Bu itibarla son za manlarda bu gediği yavaş yavaş kapıyan bir cok ölçuleım yapılmasını ıyı karşılamaktayım.

1) I,e»Hs, W. B. : The hfayy Vl'atri Ktaktor foı Povver. Alonıic Eneig.\ «'f ( umtıla I^imit<ıl AECL Nr. 319, May 14, 19fifi.

î) Progress in Nuclrıır Entrgy, Şerif I, "Phy.sirs and Mathcmatirs". Tahavvül ve yunıuıtlu.na tekniğinde, plüton yum ve uranyumun yüksek ızntoplaıı ıcın apcoıp

siyon maktalarının bilinmesi lâzımdır Çünkü bu kıymetler, yumurtlama siklinin 3) ve tahavvül siklinin hesabatı neticesine esaslı şekilde tesir ederek binnetice bir atom sanayiinin iktisadiyatı üzerine tesir ederler. Şu halde, bu kemiyetlerin öl çüsüne son senelerde hususi kıymet atfedilmesine şaşmamalıdır.

Sulp cisimler fiziği :

Noytron fiziği ve sulp cisimler fiziği son senelerde karşılıklı olarak birbirini takviye et tiler 4). Sulp cisimler fiziği sayesinde bir çok atomik ameliyeler keşfedılebılmiştir. Bu münase betle bilhassa mühim olan ; parçalanma mahsul lerinin yakıt malzemesi üzerine tesirinin araştı rılması idi. Anlaşıldı ki madenî uranyumun yakıt elemanı olarak kullanılması, zinterlenmiş uran yum mürekkebatının kullanılmasından daha gay ri müsaittir. Hızlı noytronlarm bombardımanı su retiyle malzemenin tahribi de dakik olarak araş tırılmıştır. Neticeler, reaktörler için münasip malzemeyi seçerken teknikere yardım etmekte dir 5).

NUve İmtizacı (Fuslon) 6) :

Nüve imtizacının nazart esasları bugün esas itibariyle bitirilmiş olarak mütalâa edilebilir. Mevzu bahis reaksiyonların müessir maktaları a şağı yukarı malûmdur. Diğer meselelere klâsik hidrodinamik ve klâsik elektrodinamik tatbik s dilebılir, çünkü elemanter parçacıkların süratleri — çok yüksek sühunetlere rağmen — izafiyet na zariyesinin tatbikini icap ettirmez. Halbuki im tizaç ameliyesinde hâsıl olan böyle yüktıak sühu netlerin teknik olarak kontrol edilebilmesi şimdi lik daha uzun zaman ister. Şüphesiz böyle reak siyonlar ancak muayyen bir gaz kitlesinin çok yüksek sühunetlere (takriben 10 milyon derece) kadar ısıtılması suretiyle tevlit edilebilir. Böyle yüksek sühunetlere erişmek zordur, çünkü rad yasyon ve konveksiyon suretiyle hararet nakli kâfi derecede azaltılamaz. Birleşik Amerika ve Rusya'dan yeni tecrübe

lere dair haberler gelmektedir. Bu tecrübelerde fevkalâde kuvvetli mıknatisî sahalar vasıtasiyle yüksek sühunet malzemesinin lokalize edilmesi tecrübe edilmektedir. Rusların tecrübelerinde kuvvetli cereyanlar vasıtasiyle gaza plâzmada yüksek bir sühunet verilir ve kuvvetli miknatisî saha yardımiyle sıcak kitle bir arada tutulur. A merikalılarm tecrübelerinde ise, enerji nakli ve mihraklanmasının, daire şeklindeki bir endüksi yon cereyanı neticesinde hâsıl olan miknatisî sa ha vasıtasiyle yapılmasına çalışılmaktadır. Şim diye kadar termonüklear bir reaksiyon henüz tes bit edilememiştir.

Kontrol edilmiş 'bir fusion ameliyesinin tek nik güçlükleri aşikâr olarak çok büyüktür. Fu sion ameliyesi üzerine şimdiye kadar yapılan tec rübe sonuçlarının neşredileceğine dair Birleşik Amerika'dan gelen haberlerden de bu neticeye varılmaktadır. Bu mevzuda ilerlemek için fizikçi ve teknisyenden müteşekkil büyük bir topluluğun beraber çalışması, devlete ait olmıyan enstıtüfc» rln münferit çalışmalarından daha münasiptir. Ük tahakkukundan teknik olarak kontrol edilin ceye kadar nüve imtizacının katedeceği yol agle bi ihtimal, nüve parçalanması için reaktör inşa sı iktisadî kaldığı müddetçe devam edecektir. Bu na ilâveten, teknik nüve imtizacı için malî olarak sarfedilen meblâğın fazla olmaması, çünkü bu suretle elde edilen enerji, nüve parçalanması su retiyle elde edilenden daha pahalı olacağı husu su bugün henüz anlaşılamamıştır.

5) Fennlng, F. W., u. 3. 3. Syrett : Eguitibrium fuel cycles for Thermal reactors. Unveröffent Uchter Monte Falto Bericht.

4) Gurlnsky, Davld H., a. G. J. Dienes : Nuclear Fuete, New York 1956.

fi) Progress İn Nuclear Energy, Serle V, "Metal lurgy and Fuel»".

6) Kurchator, 3. V.: Thermonudear Fusion. En gineering (1956) S. 322.

E. M. M. 8