RADYASYONUN YARARLI UYGULAMALARI
1895’de Wielhem Roentgen’in X-ışınlarını , 1896’da Henry Becquerel’in radyoaktiviteyi keşfinden hemen sonra , radyasyonlar her geçen gün artan bir hızla çeşitli alanlarda uygulanmaya başlandı . Yüzyılın bitmesinden önce Sudan!da yaralanan İngiliz askerlerinin , kurşun ve şarapnel parçalarının teşhisinde X-ışınları (röntgen) kullanıldı . Radyasyon ilk defa 1899’da kanser tedavisinde uygulandı . Başlangıçta radyasyonla çalışanlar , radyasyonların kendileri için tehlikeli olduğundan habersiz , bazen kendilerini gerreksiz yere radyasyona maruz bıraktılar . Öncülerin pek çoğunun ellerinde deformasyonlar meydana geldi . Bazılarının parmakları gelişen kanser sebebiyle kesildi . Bazılarında ise lösemi(kan kanseri) oluştu . Madam Curie ve kızı İrene lösemiden öldüler . Şüphesiz ki bu lösemi ömürleri boyunca çalıştıkları radyasyonun etkisinin sonucu idi.
1934’de İrenne Curie ve kocası Frederic Jolliot ilk yapay radyasyonu keşfettiler . Böylece maddenin hızlı parçacıklarla bombardıman edilmesiyle yeni izotopların üretildiği ve bu izotopların pek çoğunun radyoaktif olduğu öğrenilmiş oldu .
Yapay radyasyonlar , biyolojik araştırma , tıp , endüstri ve diğer çeşitli alanlarda faydalı amaçlarla kullanılmağa başlandı .
1905’de Albert Einstein maddenin enerjiye dönüştürebileceğini ifade eden Relative Teorisini açıkladı . Bu teoriye dayanarak yapılan hesaplar bir-iki kilogramlık bir maddenin enerjiye dönüşümü ile temin edilen enerjinin , bir translantiği okyanusun bir ucundan öbürüne götürmeğe yeterli olduğunu gösterdi.
TIBBİ UYGULAMALAR
1. Teşhis
Radyoizotoplar ve X-ışını cihazları hastalıkların teşhisinde kullanılır . I-131 gibi Tc-99 m bir hastaya verildiğinde , bu radyoizotop hastada hızla büyüyen tümörlere yerleşir ve bu hasta bir radyasyon ölçer mesela gama kamera altında tetkik edildiğinde tümörlü organın görüntüsü elde edilir .
Hastalıkların teşhisinde x-ışınları ve radyoizotop uygulama oldukça bilgiler sağlar . RIA (Radio Immuno Assay ) laboratuvarları , pozitron tomografisi gibi oldukça değişik teşhis yolları mevcuttur .
2. Tedavi
Radyoaktif izleyici olarak I-131’in kullanılan miktarı sadece teşhisi mümkün kılacak şekilde az iken , I-131 tedavi amacıyla kullanıldığında , izleme amacıyla verilenden çok fazla doz verecek miktarı uygulanır . Tedavide I-131’in hem gamasının hem de betasının rolü vardır . I-131 hem tiroiti hem de varsa vücuttaki metastaslarını (hastalığın vücudun diğer organ veya dokulara yayılan kısmı) ışınlar . Çünkü tiroit metastasları aynı tiroit özelliğinde olduğundan bunlarda radyoiyodu toplar ve bunlarla ışınlanırlar . Tiroid kanseri yaygın bir hastalık olup , radyasyonla tedavisi oldukça başarılıdır . Tiroidin I-131 ile tedavisinde 100 Sv’te yakın doz verilir . Bu çok küçük hacim içindeki kanserli hücrelerin hepsi bu yüksek dozda imha edilir ki amaç da zaten budur .
Radyasyonun büyük dozları kanseri tedavi ederken , küçük dozların nasıl oluyor da kansere sebep oluyor diye düşünebiliriz . Çakılların üzerinde devamlı yürümeye alışık insanların ayaklarının altı kalınlaşır ve artık acı duymadan rahatça yürüyebilirler . Ancak çok keskin bir taş bu nasırlaşmış kalın tabakayı kesip canlı dokuya kadar ulaşabilir ve insanın canının yanmasına sebep olur . Tıpkı bu olayda olduğu gibi , küçük radyasyon dozlar DNA molekülünün yapısını değiştirir ve hücrenin kontrolsüz büyümesine yol açar , bu kanser oluşmasıdır . Radyasyonun yüksek dozu ise kanserli DNA molekülünde öyle büyük hasar meydana getirir ki bu hücreyi harap eder ve ölümüne neden olur .
Kanserin radyasyonla tedavisinde ilaveten , ilaçlarla tedavisi (kemoterapi) ve cerrahi müdahale ile tedavisi de mümkündür . Bazen bunlar tek tek uygulanırsa da aynı hastaya birbiri ardına da uygulanabilir . Metastas yapmış bir kanser tümörü önce operasyonla alınır , geride kalabilecek küçük tümör parçacıklarını tahrip etmek için radyoterapi yapılır . Derindeki ve uzaktaki metastaslarının tedavisi içinde kemoterapi uygulanır .
Bazı kanser türlerinin radyasyonla tedavisi oldukça başarılıdır . Deri ve ağız kanseri gibi yüzeye yakın kanserlerin radyasyonla tedavisi kolay ve etkindir .
ENDÜSTRİYEL UYGULAMALAR
X-ışınları ve gamalar endüstriyel amaçla da kullanılır . Örneğin , Co-60 cihazı , petrol araştırılmasında borularda ve sondaj kuyularında kullanılır . Bazı endüstriyel uygulamalarda nötron da kullanılır . Nötronlar nükleer reaktörlerden temin edileceğinden bu tür uygulamaların reaktör yakınında yapılması gerekir .
Nötron aktivasyon analizi , maden arama işlerinde kullanılır . Bu amaçla Cf-252 kaynağı maden arama bölgesinde açılan delikten aşağı sarkıtılır . Kaynağın üst kısmı nötron için parafinle , gama için kurşunla zırhlanır ve bu zırhın üstünde de ölçü aleti vardır . Cf-252 kaynağı aşağı indirildikçe civarda kayalardaki elementlerde yapay radyoaktivite üretir . Işınlanan kısma algılayıcı ulaştıkça da yapay radyoaktivite ölçülür ve kayanın bu kısmında mevcut olan maden türleri tesbit edilir .
TARIMSAL UYGULAMALAR
Bütün biyolojik moleküllerde olduğu gibi bitkilerde de zaman zaman doğal mutasyonlar oluşur . Tohumların ışınlanması mutasyon hızını çok fazla arttırır ve böylece yeni bitki türleri oluşur . Işınlama ile hasıl edilen mutasyonların büyük çoğunluğu zararlıdır . Nadiren belkide milyonda bir ihtimalle faydalı mutasyon meydana gelebilir . Milyonlarca tohum X veya gama ışınlarıyla ışınlanırsa , tesadüfi olarak , birkaç tanesi iyi özellikler kazanabilir . Bunlar iyi ürün veren , kolay büyüyen bir türdür . Tohumda meydana gelen mutasyon soya geçer .
Bitki ıslahı çalışmaları; tahıllar, yemeklik baklagiller, endüstri bitkileri, yem bitkilerinde ve bahçe bitkilerinde sürdürülmektedir. Bu çalışmalarda amaç, nükleer ve ileri teknikleri kullanarak çeşitli bitki türlerinde geniş bir varyasyon yaratmak ve bu varyasyonun içinden ıslahçının amacına uygun, yüksek verimli, uygun olmayan iklim koşullarına, hastalık ve zararlılara dayanıklı, azot bağlama kapasitesi yüksek, bitki çeşidine bağlı olarak yağ ve proteinin nitelik, niceliği istenen özelliklerde olan, makinalı hasata uygun yeni çeşitlerin seçilerek geliştirilmesidir.
Mutasyon ıslahı yoluyla 1950 yılından günümüze kadar başta süs bitkileri olmak üzere tahıllar , baklagiller , endüstri bitkileri ve meyve ağaçları olmak üzere toplam 1300 adet çeşit geliştirilmiştir . Yurdumuzda ise TAEK Ankara Nükleer Tarım Merkezi’nde 1984 yılında başlayan mutasyon ıslahı çalışmaları soya , tütün , pamuk , arpa , mercimekte sürdürülmektedir .
Radyasyonla haşaratla mücadelede çok başarılı sonuçlar elde edilmektedir . Radyasyonla steril hale getirilen erkek sinekler tekrar ortama salındığında üretken dişi sineklerle çiftleşmesi sonunda döllenme olmayacak yani yeni nesil oluşmayacaktır . Kısırlaştırılmış erkek sineklerin tekrar salınmasıyla sinek nüfusunun toplam olarak yok edilmesi mümkün olmaktadır . Kısırlaştırmanın haşarat ilaçları ile mukayese edildiğinde çok fazla üstünlükleri olduğu görülmüştür :
Çevreye zararlı ilaçlar saçılmamaktadır .
Sadece istenen haşarat yok edilmektedir .
Fakir ülkelerin pahalı ilaçlara para vermesi önlenmiştir .
Bitki Koruma çalışmalarından, Fitopatoloji dalında çeşitli meyve ve sebzelerde hasat sonrası görülen, depo çürüklüklüğü oluşturan mikroorganizmaların, özellikle fungusların ışınlama ile engellenmesi ya da gelişmelerinin belirli bir süre geciktirilmesi mümkündür. Işınlamanın soğutma, sıcak su ile muamele, kimyasallarla kombine edilerek uygulanmasının mikroorganizmalara daha fazla etkili olduğu saptanmıştır. Hastalık etmenlerine karşı dayanıklılık çalışmaları da yapılmaktadır. Entomoloji dalında ise gama radyasyonu ile çeşitli ambar zararlılarında kısırlaştırıcı ve öldürücü dozları belirlenebilmektedir. Ayrıca insektisitlere karşı böceklerde oluşan dayanıklılık radyoizotop izleme tekniği ile belirlenebilmektedir.
Nükleer radyasyonların diğer bir kullanılma alanı gıdaların sterilizasyondur . Geri kalmış ülkelerde tahılların büyük bir kısmı bakteri , haşarat ve küf sebebiyle ziyan olur . Gama ışınlarına tahılları maruz bırakmak bu tür israfı önler . Işınlama sonunda elde edilmiş gıdaların insan sağlığına bir zararı olmadığı tesbit edilmiştir . Radyasyonla sterilizasyon zararsız ve kimyasal sterilizasyondan üstündür . Gamalarla sterilizasyon ışınlanan gıda içindeki bakteri ve haşaratı öldürür ve onların içinde radyoaktivite hasıl etmez . Gıdaların içinde radyoaktivite hasıl edebilmesi için yüksek enerjili proton ve nötron gibi parçacık radyasyonları gerekir .
DİĞER UYGULAMA ALANLARI
Co-60 gamaları veya X-ışını cihazlarının X-ışınları ya daI-192’nin gamaları imalattan çıkan parçaların hatalarının tesbit edilmesinde yani kalite kontrolünde kullanılır . Ayrıca Co-60 gamaları tıbbi cihazların sterilizasyonunda kullanılır . Tıbbi malzemeler paketlendikten sonra sterilize edilmek üzere ışınlanır. Gama ışınlama yöntemi ile steril edilen ürünlerin başında hastane ve sağlık ürünleri sanayinde kullanılan tek kullanımlık tıbbi gereçler gelmektedir (plastik enjektörler, kan nakil setleri, serum seti, ameliyat ipliği, tampon, lastik eldivenler, kanül, diren, başlık, cerrahi malzeme vb.) Bu ürünlerin yanında kullanılan polietilen, polistiren, naylon ve kauçuk gibi malzemeler 20-50 kGy'lik sterilizasyon dozlarında radyasyondan etkilenmezler. İlaçlar ve bakteriyolojik örnekler için kullanılan aluminyum tüp ve kapaklar, polietilen ve polistiren şişeler ve şişe kapakları, jelatin kapsüller, membran filtreler vb. bu yöntemle başarılı bir şekilde steril edilmektedir. Farmasötik ürünlerin pek çoğu kuru formda radyasyonla steril edilebilmektedir. Antropin sülfat, talk, gentamisin sülfat, tetrasiklin HCl vb.'nin parafin bazında oftalmik merhemler steril edilen bazı ürünlerdir. Plastik malzemelerde mukavemetin artırılması (Cross-linking) ve bazı gıda maddelerinin ışınlanarak raf ömürlerinin uzatılması, zararlı mikroorganizmalardan temizlenmesi vb. konularda hizmet verilmektedir.
Nötron aktivasyon analizi arkeolojide yaş tayini yapmak için oldukça faydalı bir metottur . Ayrıca adli tıpta , olay yerinde bulunan tırnak , saç ve deri gibi parçacıkların suçluya ait olup olmadığının tetkikinde kullanılır . Napolyon’a ait bir saçın nötron aktivasyon analizi ile ölümünün arsenik zehirlenmesinden olduğu bulunmuştur .
NÜKLEER ENERJİ
Bilindiği gibi, dünyada olduğu kadar ülkemizde de elektrik enerjisi talebi, hızlı ve yüksek artışını sürdürmektedir. Bu gelişme, nüfus büyümesi, ekonomik gelişme ve çağdaşlaşmanın doğal sonucudur. Önümüzdeki yıllarda da artarak sürmesi beklenir. 1996 yılı içinde birçok sıkıntıya rağmen, elektrik tüketimindeki artışın yüzde 10,8 gibi yüksek bir düzeyde gerçekleşmesi bunu doğrulamaktadır. Yükselen elektrik enerjisi talebinin kesintisiz ve güvenli biçimde karşılanabilmesi, yatırımlarda sürekliliğin sağlanmasına bağlıdır. Oysa, 1990 yılından sonra yatırımlar, artan ihtiyaca karşı çok yetersiz kalmış, özel kesimden beklenen katılımlar sağlanamamış, sonuçta elektrik yetersizliği ile karşı karşıya kalınmıştır. Türkiye’nin, küreselleşmenin avantajlarından en üst düzeyde yararlanarak çağı yakalaması ve gelişmiş dünya ülkeleri arasında seçkin yerini alması için, elektrik sektörünün gelecek yüzyılda uygun bir kapasite ve yapıya kavuşturulması gerekmektedir.
Günümüzde gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerin en önemli gereksinimi enerjidir. Her ne kadar tam bir ölçüt olmasa da ülkelerin gelişmişlik düzeyleri, üretip tükettikleri enerji ile ölçülür. Bazı ülkeler ürettikleri enerjiyi çok verimli bir şekilde kullanırlarken, bazıları bu konuda o denli başarılı olamazlar. Bazı ülkeler de kendileri kullanmadıkları halde çok miktarda enerji hammaddesi üretirler. Enerji üretim ve tüketiminin çok farklı yöntemleri olsa da, tüm ülkelerin ucuz, bol ve temiz enerji kaynaklarına gereksinimleri vardır.
Enerji üretiminin çevre etkileri değişik biçimlerde değerlendirilebilir. Bu değerlendirmeler, her bir kaynak için birim enerji üretimine karşılık gelen kirletici madde tip ve miktarları, bunların çevre ve atmosfer içerisinde dağılımları, çalışanların ve halkın sağlığı üzerine etkileri, atığın miktarı ve zehirliliği, uzun dönemde çevre ve ekolojik sistemler üzerindeki etkileri açılarından yapılabilir.
Dünya elektrik üretim rakamları incelendiğinde %60 ile en büyük payı fosil yakıtlar almaktadır. Fosil yakıtlar (kömür, petrol ve doğalgaz), hemen hemen bütün ülkelerde temel enerji üretim kaynağı olarak karşımıza çıkarlar. Endüstrileşme ile baş gösteren buhar gücü gereksinimi dolayısıyla, kömür kullanımı büyük bir hızla artmıştır. Daha sonraları elektrik enerjisinin kullanılmaya başlanması ve içten yanmalı motorların kullanım alanının genişlemesi ile elektrik üretiminde kömür ve petrol, çok büyük bir hızla artmıştır. Sonunda endüstri ve çağdaş yaşam için en önemli hammadde, fosil yakıtlar olmuştur.Fosil yakıtların çevre etkileri göz önüne alındığında karşımıza sera etkisi asit yağmurları ve hava kirliliği çıkar. Bu tür yakıtlardan yanma sonucu enerji elde edildiğinde yanma ürünleri (CO2,NOx ve SO2 gibi gazlar), baca gazı olarak atmosfer içinde dağılırlar. Baca gazları ayrıca uçucu kül ve hidrokarbonları içerirler. Nikel, kadmiyum, kurşun, arsenik gibi zehirli metaller de fosil yakıtların yanması sonucu atmosfere atılan diğer maddelerdir. CO2, sera etkisi oluşumunda etkin rol oynamaktadır. Dünyadaki endüstriyel gelişme öncesi atmosferdeki CO2 konsantrasyonu 280 ppm (milyonda bir ) dolaylarında idi. Bu konsantrasyon, 1958'de 315 ppm ve 1986'da 350 ppm düzeyine kadar yükselmiştir. Artan CO2 miktarı, yerkürenin sıcaklığının artmasına neden olmakta, bu da iklim dengelerinin bozulmasına yol açmaktadır. SO2 ve NOx ise esas olarak asit yağmurlarına yol açmaktadır. Atmosferdeki su buharı ile birleşen SO2 ve NOx ise esas olarak asit yağmurlarına yol açmaktadır. Atmosferdeki su buharı ile birleşen SO2 ve NOx sülfürik ve nitrik asit oluşturmakta ve bu da dünyanın ekolojik dengesinin bozulmasına neden olmaktadır. Bütün fosil yakıt artıkları kış aylarında pek çok şehrimizi etkisi altına alan hava kirliliğine yol açtığını da unutmamalıyız. Fosil yakıtların çevre etkileri bunlarla da sınırlı değildir. Örneğin kömür madenciliği hem çalışanlara sağlık riski getirmekte, hem de ülkemiz için pek yabancı olamayan metan gazı patlamaları nedeni ile ölümlere yol açabilmektedir. Diğer bir sorunla da fosil yakıt taşımacılığında karşılaşılmaktadır . Petrol taşıyan tankerlerin neden olduğu kazalar yüz binlerce ton petrolün denize yayılmasına neden olmuştur. Bunun canlı bir örneğini geçtiğimiz aylarda İstanbul Boğazı'nda yaşadık . Fosil yakıt kaynakları ekonomik olarak sınırlıdır. Zaten bunların sadece elektrik üretimi için kullanılması düşünülemez. Çünkü bunlar ulaşım, ısıtma ve kimya endüstrisinde de önemli yerleri olan maddelerdir. Hidroelektrik ve diğer doğal kaynakların ise, sabit ve sınırlı kullanım alanları vardır. Hidroelektrik santralleri çok pahalı yapılardır ve ancak sulama, sel kontrolü gibi çeşitli fonksiyonları bir arada içerdikleri zaman ekonomik hale gelirler. Yer bağımlılıkları da ayrı bir sorundur.
Hidroelektrik santraller ile elektrik üretimi, dünyada toplam elektrik üretimine yaklaşık %23 oranında katkıda bulunmaktadır. Hidroelektrik santralleri ile enerji üretimi için uygun coğrafi koşulların sağlanması gerekmektedir. Günümüz koşullarında kullanılabilir hidroelektrik kapasitenin büyük bir bölümü halihazırda kullanılmaktadır. Hidroelektrik santrallerin çevre ile etkileşimlerine gelince, büyük su rezervuarlarının oluşması nedeni ile ortaya çıkan toprak kaybı sonucu doğal ve jeolojik dengenin bozulabilmesi olasıdır. Bu rezervuarlarda oluşan bataklıklar da, metan gazı oluşumu için uygun bir ortam teşkil ederler. Yakın geçmişte barajların yıkılması sonucu meydana gelen kazalar, pek çok kişinin ölümüne neden olmuştur.
Uluslararası Atom Enerji Ajansı (IAEA) tarafından 1997 yılında en son verilere göre; dünyadaki elektrik üretiminin %17'si faal olarak çalışmakta olan 442 adet nükleer santralden sağlanmaktadır. Dünya nükleer santrallerden vazgeçmemiş olup, 14 ülkede, 36 adet nükleer santral da inşa halindedir. Nükleer santrallere sahip olan ülkeler elektrik enerjisi programlarını yaparken nükleer santrallere yer vermektedirler. Yapılan hesaplamalara göre 2100 yılında nükleer kapasite mevcut kurulu gücün 10 katına, dünya elektrik üretimindeki payı da %17 den %46’ya çıkacağı hesaplanmıştır.
Yıllara Dağılımı 2025 2050 2075 2100
Toplam Elektrik Üretimi (TW-saat) 21250 32400 41200 47300
Nükleerin Elektrik Üretimi (TW-saat) 4760 9350 15520 21950
Nükleerin Elektrik Üretimindeki Payı (%) 23 30 38 46
Nükleer Kapasite (TW) 720 1445 2350 3325
DÜNYA ELEKTRİK PLANLAMASI
Enerjinin etkin kullanımında büyük gelişmeler sağlansa bile gelecek yıllarda dünya ve Türkiye daha fazla enerji tüketecektir. Yakın gelecekteki ihtiyacın büyük bir bölümünü karşılayacak kadar yeterli derecede petrol, gaz ve kömür bulunması muhtemeldir.
Diğer yandan artan enerji kullanımı ile çevre koruma arasında bir uzlaşmanın sağlanması büyük çabaları gerektirir. Fosil yakıtların sebep olduğu çevre kirlenmelerini en aza indirmesi için, diğer enerji kaynaklarına yönelmek gerekir. Enerji temininde, hidroelektrik kaynakların yanında, nükleer santrallerin de sağlayacağı katkının göz ardı edilmemesi gerekir.
Nükleer Enerjinin Fayda ve Zararları
Nükleer enerji, enerji sistemleri içerisinde en emin olanlardan biridir. İnanması güç olmakla beraber, nükleer santraller tüm enerji sistemleri içinde en az riskli olanıdır. Yapılan bir araştırmanın sonuçları gösterilmiştir .
Enerji Sistemleri
Ölümlü Kaza Sayısı
Toplam Ani Ölüm Sayısı
Üretilen Toplam Enerji GW-yıl
Risk Sayısı Ölüm/GW-yıl
Kömür (Maden kazaları dahil)
62
3600
10.000
0,36
Petrol (Üretim ve taşıma dahil)
63
2070
21.000
0,10
Doğal-gaz (Patlama)
24
1440
8.600
0,17
Hidroelektrik (Baraj yıkılması)
8
3839
2.700
1,41
Nükleer (Çernobil kazası)
1
31
1.000
0,03
Nükleer santraller çevreye karbondioksit, sulfurdioksit ve azotoksitleri yayan santraller yerine kurulduklarında, asit yağmurlarını ve sera etkisini azaltarak çevre korumasına hizmet ederler.
Nükleer santrallerden çıkan atıklar fosil yakıtlı santrallerden çıkan atıklara göre çok daha azdır ve çok daha iyi şekilde korunurlar. Bu atıklar güçlendirilmiş beton içersinde, yerin birkaç yüz metre altına kazılmış kaya mağaralarında yada derin madenlerde saklanıp sürekli olarak gözlenirler. Buralarda atıklar, mühendislik ve doğal koruma altındadır bu korumaları atık formu (örneğin camlaştırma) yüksek güvenlikli kaplar, bu kapların etrafını dolduran ve yeraltı suları ile teması engelleyen malzemeler, jeolojik bakımdan durağan kayalar, jeokimyasal koşullar ve yeraltı suyu koşulları sağlar ve depolama yüzbin yıl dayanacak şekilde yapılır oysa atıklar 300-500 yıl arasında zaten zararsız hale gelmektedir.
Fosil yakıtların yanması ile oluşan kirleticilerin insan sağlığı üzerinde de çok olumsuz etkileri olduğu bilinmektedir. AMA (American Medical Association) incelemelerine göre; bronşit enfizema, ciğer kanseri gibi hastalıklar ve bunların sebep olduğu ölümler hava kirliliği ile orantılı olarak artmaktadır. ABD’de yapılan ulusal enerji etüdlerinden anlaşıldığına göre kömürlerin yakılması sureti ile 1 ila 400 GW/yıl ölüm ile 6000 ile 77.000 hastalık meydana gelmektedir. Tablo-7’de elektrik üretiminde kamu riski ile ilgili Tablo verilmiştir. Bu Tablodaki değerlere bakarak nükleer enerjinin 10 bin hayat kurtardığını, 2,5 milyon kişiyi hastalıktan kurtardığını söyleyebiliriz.
NÜKLEER REAKTÖR KAZALARI
7 Ekim 1957 İngiltere’deki Windscale reaktöründe
1957 ABD’deki Rocky Flats reaktöründe
3 Ocak 1961 ABD’deki deneysel reaktöründe
21 Ocak 1969 İsviçre’deki deneysel reaktörde
17 Ekim 1969 Fransa’da nükleer enerji reaktöründe
22 Mart 1979 Pensilvania’daki Three mile İsland reaktöründe
7 Ağustos 1979 ABD’deki nükleer yakıt santralinde
23 Eylül 1983 Buenos Aires Ra-2 araştırma reaktöründe
6 Ocak 1986 ABD’nin Kerr-McGeem nükleer santralinde
26 Nisan 1986 Ukrayna’daki Çernobil reaktöründe
ÇERNOBİL NÜKLEER REAKTÖR KAZASI
Ukrayna’daki Çernobil nükleer güç santralinde kaza , reaktör güvenliği ile ilgili bir test sırasında gerçekleşmişti . Yapılan test , bu tür reaktörlerin kararlı çalışmadığı çok düşük güç seviyesindeydi ve bu seviyede reaktörün güvenlik sistemlerinin devreye girmemesi için , sorumlu operatörler , normalde yapmamaları gerektiği halde acil durum kapama sistemini devre dışı bırakmışlardı . Deney sırasında kalp içi sıcaklık güvenli seviyenin üstüne çıktığında ise reaktörü kapatacak ve soğutma sağlayacak sistemler devre dışındaydı . Bu affedilmez hata , buhar basıncının artmasına ve bu yüzden oluşan buhar patlamasıyla birlikte çatının çökmesine yol açtı . Böylece reaktör içindeki sıcak grafit doğrudan atmosferle temas eder hale geldi . Havada bulunan oksijenle reaksiyona giren grafitin yanmasıyla reaktör kalbi bütünlüğünü kaybetti ve bu tür Rus reaktörlerinde (MBK-1000) koruma kabuğunun da olmaması nedeniyle , radyoaktif maddeler dışarı salındı .
ÇERNOBİL NÜKLEER RAKTÖR KAZASININ TÜRKİYE ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNE GENEL BAKIŞ
Ukrayna'nın Kiev kenti yakınlarındaki Çernobil Nükleer Güç Reaktörünün 4.ünitesinde 26 Nisan 1986 günü erken saatlerde meydana gelen nükleer kaza sonrasında atmosfere büyük miktarda fisyon ürünleri salındığı 30 Nisan 1986 günü tüm dünya tarafından öğrenildi. Kazadan kaynaklanan radyoaktif salınım, 28 Nisan tarihinde kuzey-batı yönünde esen rüzgarlarla İskandinavya'nın güney ve orta bölgelerine yönelmişti. 3 Mayıs Cumartesi günü bulaşmış (kontamine) hava kütlesi Avrupa'nın büyük bir kısmı ile birlikte Bulgaristan ve Yunanistan üzerinden Trakya'yı etkisi altına aldı. İkinci bir salınımla Çernobil'den doğuya sürüklenen bulaşmış hava kütlesi 7-9 Mayıs tarihlerinde Kırım Yarımadası'nın kuzeyinden Karadeniz üzerinden geçerek Türkiye'nin kuzey-doğu kıyılarına ulaştı.
Radyoaktif bulutun yaptığı hareket mevcut atmosferik koşullardan ve hakim rüzgar yönlerinden kaynaklanmaktaydı. Bu nedenle, radyoaktif etki homojen bir dağılım göstermemekteydi. Bu durum şimdiye kadar meydana gelmiş en büyük nükleer reaktör kazasından büyük bir şans eseri Türkiye'nin büyük bir kısmının etkilenmeden çıkmasını sağladı. Ancak, tüm dünyada ekonomik, sosyal ve siyasal sorunlar yaratan etkileri kazanın üzerinden geçen yıllara rağmen halen süregelmektedir.
Bulutun geçtiği sırada etkisi altındaki ülkelerde yağış olması durumu o ülkenin radyoaktif bulaşmaya maruz kalmasındaki en önemli nedeni teşkil etmektedir. Bundan dolayıdır ki Türkiye, bulutun üzerinde seyrettiği tarihlerde Trakya ve Doğu Karadeniz bölgelerinde yağış alan yerlerde, özellikle Karadeniz Bölgesinin fındık, tütün ve çay üretimi yapılan bir kısım alanlarında yağış alması sebebiyle Çernobil reaktöründen kaynaklanan radyoaktivitenin etkisini ağırlıklı olarak hissetti. Dolayısıyla radyasyon etkilerinin hafifletilmesine yönelik önlemler de Trakya ve Karadeniz bölgelerinin bazı kısımlarına yönelik olarak alındı. Radyoaktif bulutun geşiş döneminde Trakya'da çok kısa yarı ömürlü I-131 radyoizotopuna karşı, etkilenen bölgelerde, meradaki hayvanların radyoaktif yağıştan etkilenmiş otları yemesini önlemek üzere ahırlarda tutularak bulaşmamış kuru ve suni yem ile beslenmesi; bulaşmış bir kısım sütün (Edirne ve yöresinde) toplatılarak beyaz peynir yapılması gibi bir dizi önlemle müdahale edildi. Radyoaktif iyota göre fiziksel yarı ömrü çok daha uzun olan radyoaktif sezyum ile, özellikle Karadeniz Bölgesinin en önemli tarım ürünü çayda mücadele edildi. Türk insanının büyük bir kısmının vazgeçilmez alışkanlığı olan çay, kontrol edilerek sağlığa zararlı olmamakla beraber spekülatif yorumlara yol açmaması için büyük bir ekonomik kayıp göze alınarak, 58.000 ton çayın imhası ile sonuçlanan bu denetim programı sonucunda radyoaktif bulaşmanın etkilerinin giderilmesine yönelik başarı sağlandı.
Doğu Karadeniz Bölgesinin diğer iki önemli ürünü olan fındık ve tütün ise Türkiye'nin bu iki tarım ürünü bakımından dünya rekoltesine önemli katkı sağlaması sebebiyle hiçbir zorlukla karşılaşılmadan, tütün başta ABD olmak üzere, ithalatda değişik limitler uygulayan ülkelere, aktivitelerine göre tasnif edilerek ihraç edildi.
Diğer Avrupa ülkeleri arasında kazanın etkisi en az düzeyde hisssedilen Türkiye'de çay dahil akla gelebilecek tüm tarım ürünleri ile ithal edilen gıda maddeleri ve hayvan yemleri ile solunum yada sindirim yolu ile Türk insanına ek risk getirecek tüm maddeler radyoaktif bulaşma yönünden titizlikle denetlendi ve denetlenmeye devam edilmektedir.
Meydana gelebilecek bir nükleer kazanın etkilerinin sınır tanımazlığı Çernobil kazası ile açık bir şekilde ortaya çıkmıştır. 1000-1500 metre yükseklikteki hava dinamiğine göre hareket eden radyoaktif bulutun atmosfer hareketlerine bağlı olarak serbest dolaşımını engelleyebilecek herhangi bir mekanizma mevcut değildir. Ancak alınacak bir dizi önlem ile radyasyon etkilerinin hafifletilebilmesi mümkündür. Bu ise bir nükleer kaza durumunda ortak mücadele verebileek ilgili kuruluşların etkin koordinasyonu ile sağlanabilir. Böyle bir kaza durumunda halkın sağduyu ile davranarak mevcut durumun ciddiyetinin haffifletilebilmesi için işbirliğini desteklemeleri ve spekülasyonlara değer vermemeleri beklenir. Çernobil Nükleer Kazasının ardından geçen 10 yıl dünyanın birçok ülkesinde olduğu gibi Türkiye'ye de benzeri tehlike durumlarına yönelik tavır almada çok şey öğretmiştir.
Çernobil kazası sonucunda radyoaktif kirlenmeden dolayı insanlar, radyoaktif bulutun geçişi esnasında buluttan ve yerden dış ışınlamaya, solunum ve sindirim yolu ile de iç ışınlamaya maruz kaldılar. Çernobil kazasından kaynaklanan radyoaktif bulutun atmosferde taşınmasının 10 günlük bir süreyi kapsaması ve bu süre zarfında bulut konsantrasyonun oldukça seyrelmesi ayrıca hareketinin atmosferin üst tabakalarından taşınması gözönüne alındığında Türkiye'yi diğer Avrupa ülkelerine göre daha az etkilediği anlaşılmaktadır. Bu sebeple Türk toplumunun Çernobil kazası sebebiyle maruz kaldığı etki Türk insanının yaşadığı bölge dolayısıyla maruz kaldığı doğal radyasyon etkisine kıyasla önemsiz olarak nitelendirilebilir.
NÜKLEER SİLAHLAR
Nükleer silah deyimi bize; atom çekirdeğini hatırlatmaktadır. Çünkü bir atomun parçalanması ya da iki atomun birleşmesi halinde açığa çıkan enerjiden istifade edilerek nükleer silahlar yapılmış ve geliştirilmiştir. Bu enerji, gerçekte çok fazla ise de faydalanılan kısmı gayet azdır. Fakat bir bombada milyarlarca atom bir anda parçalandığı ya da birleştiği için açığa çıkan enerji astronomik rakamlarla konuşulacak düzeye ulaşmakta ve bu enerjiyi anlatacak birim, bildiğimiz ölçülerden farklı, onların dışında bir şey olmaktadır.
Bu kısa açıklama, atom ve hidrojen silahlarının ayrı esaslara göre yapıldıklarını ve klasik silahlardan başka nitelikte olduklarını göstermeyecektir. Atom silahları (Nükleer silahlar), fisyon olayından istifade edilerek yapılmıştır.
Bu olay, bazı ağır metal (uranyum, plutonyum gibi) atomların nötron bombardımanı sayesinde eşit olmayan iki parçaya ayrılmasıdır. Bu esasa göre yapılan silahlar için enerji birimi kiloton (KT) 1.000 ton, T.N.T (Dinamit) nin yıkma gücüne eşit bir basıncın ifadesidir. Hidrojen silahları (Termonükleer silahlar), füsyon olayından faydalanılarak yapılmıştır.
Bu olay bazı ağır hidrojen (döteryum, trityum gibi) atomlarının çok şiddetli ısı karşısında birleşmeleridir. (Bu ısıyı ancak bir atom infilakı verebilmektedir). Bu esasa göre yapılan silahlar için kudret birimi megaton (MT) dur. Megaton 1.000.000 ton T.N.T.nin yıkma gücüne denk bir basınçtır. Gerek atom, gerekse hidrojen silahları infilak ettirildikten sonra yaptıkları etkinin özelliklerinden hiçbir fark göstermediklerinden hepsine birden NÜKLEER SİLAH deyimini kullanmakta bir sakınca yoktur.
Nükleer silahlar kitle imha silahları olarak bilinir . Kitle imha silahları , büyük yıkıma yol açan , kullanıldıkları savaşın çapına ve silahların gücüne bağlı olarak binlerden başlayıp on milyonlara kadar insanı bir anda öldürme , çok daha fazlasını da yaralama , sakatlama ya da yaşam boyu sürecek bedeni maddi hasarlara maruz bırakacak , ölçülemeyecek kadar büyük maddi yıkıma , onarılamayacak manevi acılara yol açma potansiyeline sahip savaş araçlarıdır .
Modern nükleer silahların yapımı,öyle söylendiği kadar da basit değil.Zincirleme reaksiyonu daha verimli kılmak için nötron kaynakları, nötronların dışları sızmasını zorlaştıran düzenekler ve patlay›ıcı gücü arttırmak için küçük ölçeklerde trityum eklenmesi söz konusu. Sistem, sonuç olarak patlamanın etkisiyle dağılıyor.Fakat dağılana kadar da, saniyenin milyonda biri gibi çok kısa bir süre içerisinde, enerjisinin çoğunu açığa çıkarıyor. Örneğin, 50 kg U-235 içeren bir bomba %10 verimle patlatılacak olsa, yani sonuç olarak 5kg U-235 fisyona uğrasa, yaklaşık 100 trilyon kalori enerji açığa çıkar. Bu,150 bin ton TNT’nin patlayıcı gücüne yakındır. Füzyon bombalarıysa megaton(milyon ton TNT) düzeyinde in-fla edilebilir.
Bir nükleer bombanın nihai etkisi,patlatıldığı yüksekliğe de bağlıdır.Eğer anlık ya da kısa etkilerinin ağır olması isteniyorsa, yerden birkaç yüz metre yükseklikte patlatılarak, daha geniş alanları etkilemesi sağlanır.Yok eğer etkisinin uzun vadeli olması isteniyorsa, yüzeyde patlatılmak suretiyle, radyoaktif hale gelen toz ve toprağın atmosfere karışarak mümkün olduğunca geniş alanlara yayılması sağlanır.
Eğer 150 kilo tonluk bir nükleer bomba yüzeyde patlatılacak olursa,enerjisinin %35 kadarı ısı, kalanı radyasyon enerjisi olarak açığa çıkar ve bu ikincisi de zaten yol boyunca kısmen ısı enerjisine dönüşür. Bombanın kurbanlarından en şanslı olanı,bombanın kafasına isabetiyle ölendir.Çünkü ‘sıfır noktası’ndaki sıcaklık,hemen anında onlarca milyon santigrat dereceye yani Güneş’in merkezindekinden kat kat yüksek bir seviyeye yükselir. Parlak bir ışın topu oluşmuş, hava moleküllerinin parçalanmasıyla oluşan atomlar iyonlaşarak,ışık hızının kesiri kadar yüksek hızlarla hareket etmeye ve civarlarındaki soğuk moleküllere çılgınca çarparak,onları itekleyerek parçalayıp ısıtmaya başlamışlardır. En önde ‘ateştopu’nun parlak ışığı , arkadan da basınç ve ısı şokunun dalgası ilerlemekte,sıfır nokta’ merkezli bir yarım küre şeklinde büyümektedir. Ateş topu 300 m kadar yayılıp durur. Hızla yükselip yukarıda yayılacak ve o tanı-dık mantar şekline yol açacaktır.Yolda bir de patlamanın ürettiği gama ışınlarının havada ve toprakta yutulması sonucu oluşan ikincil reaksiyonların yol açtığı ‘elektromanyetik atım’ vardır. Bu olgu, radyo dalgalarına benzemekle beraber, çok daha şiddetli bir elektrik alanı taşımaktadır. Bir alıcıya ulaştıklarında, radyo dalgaları mili volt düzeyinde gerilimler üretirken, ‘elektromanyetik atım’ binlerce volta yol açmaktadır. Bu,yıldırım düşmüş etkisi yaratır. Hatta,elektrik alanının şiddeti yıldırımınkinden düşük olmakla birlikte, değişme hızı yüzlerce kere daha yüksektir.Dolayısıyla, elektronik ekipmanı yıldırım ya da benzeri yüksek gerilim unsurlarına karşı koruyan düzenekler,elektromanyetik atım karşısında çok yavaş kalır. Gerçi bu atımın insanlar üzerinde, kanıtlanmış olumsuz bir etkisi yoktur ve etkisi saniyenin kesiri kadar kısa bir süre içerisinde yok olur. Ancak, yolu üzerindeki elektronik ekipmanı çalışmaz hale getirmekte; iletişim hatlarını, güç kablolarını ve pompalama istasyonlarını büyük oranda devre dışı bırakmaktadır. Ama bütün bunların, ‘sıfır noktası’na 600m mesafe içerisinde yakalananlar için hiçbir önemi yoktur:Hepsi ölecektir.
Şok dalgasının yarıçapı 1. saniye sonunda 600 metreye ulaşmış, hızı saatte 2300 kilometreye düşmüştür.Yolu üzerinde rastladığı her türlü cismi;eğip bükerek ve ısıtıp eriterek önüne katmış, kendi hızına yakın süratle taşımaktadır. Eğer bu dairenin içinde ya da sınırında, açıkta yakalanır da, ışık topuna doğrudan bakarsanız; ki bunu elde olmayarak hepimiz yaparız, gözünüzün merceği gelen ışınları retinanızda odaklayacak ve onu anında yakarak kör olmanıza yol açacaktır. Bu o kadar önemli değildir,çünkü sırada şok dalgası vardır.
600m çeperindeki basınç şoku 1.4kg/cm2 düzeyindedir ve onca yüksek basınçtaki sıcak hava; önce kulak zarlarınızı yırtacak, bir yandan da siz isteyin ya da istemeyin, hışımla akciğerlerinize dolarak alveyollerinizi patlatacaktır. Aynı anda, yarım metrekarelik vücut profilinizin patlamaya dönük tarafında 7 tonluk bir ağırlık hissedecek, ancak yere düştüğünüzü hissedemeyeceksinizdir. Çünkü bulunduğunuz noktaya, eş zamanlıya yakın olarak, 500 kal/cm2’lik bir termal şok dalgası ulaşacak ve vücudunuzun0.8 m2 kadarlık toplam yüzeyine, 4 milyon kalori enjekte edecektir. Bu, 350 kg petrolün, vücudunuzun yüzeyine homojen olarak yayılıp, anında yakılmasına eşdeğerdir:Yumuşak dokuların hepsi anında buharlaşıp iyonlaşır ve geriye iskeletinizin sadece, kömürleşmiş inorganik bileşenleri kalır.
Binaların içinde yakalanan insanlarsa,basınç ve ısı şokundan kısmen korunmuş olmakla beraber, çöküntü altında öleceklerdir. Çünkü bu daire içindeki binaların; patlamaya bakan metrekaresine 14, örneğin 10x10m’lik bir cephesine 1400 tonluk yükler binmektedir. En güçlüleri de dahil olmak üzere, hepsi yerle bir olmakta,köprülerle, yüzeye yakın tüneller bile çökmektedir. Binlerce dereceye varan sıcaklığın etkisiyle metaller eriyecek ve geride kalan malzeme, hangi yapıya ait olduklarını belirlemeyi imkansız kılacak hale gelecektir. Yeraltındaki su ve gaz boru hatları patlamış,etrafa su ve gaz püskürmeye başlamıştır. Fakat ortalıkta alevli yangın yoktur. Çünkü saatte 2300 km hızla esen rüzgar, kavurucu sıcağına karşın buna izin vermemekte ve her türlü yangın başlangıcını, silip süpürerek söndürmektedir.
Patlamadan 6 saniye sonra,şok dalgasının yarıçapı 2400 metreye ulaşmış, hızı saatte 1500 km’ye kadar azalmıştır. 10 km2’yi kaplayan etki alanının dış çeperinde basınç, m2 başına 3.5 tondur. Tuğla ve ahşap binalar yerle bir olur. Betonarme yapılarsa ağır hasar görmekte ve tüm camları kırılıp iç duvarları çökerken,pencerelerden içeri girip her tarafı yalayan ultra sıcak hava; perde,yatak, mobilya gibi; zaten havada uçuşmakta olan yanıcı eşyanın hepsini anında alevlendirmektedir. İçerdeki insanların yarıdan fazlası, düşen cisimlerin isabetiyle ya da yanarak ölür. Şokun taşıdığı termal akı, santimetrekare başına 40 kaloriye inmiştir.Fakat bu, hâlâ dışarıda ve patlamanın doğrudan görüş hattı üzerinde yakalananlar için, tüm vücuda 320.000 bin kalori ya da 28 kg petrol eşdeğeri enerji enjeksiyonu anlamına gelmekte, anında ölümü garantilemektedir.Görüş hattı dışında kalanlar içinse, etrafta uçuşan cisimlerin hemen hemen haddi hesabı yok. Bunlardan birinin isabetine uğrayıp yaralanma ihtimali yüksek. Çeşitli derecelerden kulak zarı ve akciğer yaralanmaları kaçınılmaz. Bu bölgede sadece,patlamaya metro gibi yeraltı yapılarında yakalananlar sağ kalacak ve eğer üzerlerine çöken enkazın altından zamanında çıkartılabilirlerse kurtulacaklardır.
Öte yandan, yangın tehlikesinin yüksek olduğu bölge bu bölgedir.Çünkü,hasar görmüş binalarda yangın çıkma ihtimali, tümüyle çökmüş olanlara göre daha yüksektir. Elektrik tesisatı, doğal gaz bağlantıları, fırınlar ve kalorifer kazanlarının çoğu hasarlıdır. Yangına müdahale imkanı bulunmadığından, başlayanlar söndürülemeyecek ve çevre yapıların el verdiği kadarıyla, fakat normal şartlar altında mümkün olanın ötesinde yüksek bir hızla yayılacaklardır. Çünkü ölüm rüzgarı, azalan şiddetiyle artık yangınları söndürememekte, tam tersine yayılmalarına yardım edebilmektedir.Sokaklardaysa, normalde ağaç yaprakları dışında fazla yanıcı madde bulunmaz iken, bu durumda gaz kaçakları patlamakta ve güç kabloları kıvılcımlar saçarak alev almaktadır.
Patlamadan 10 saniye sonra, şok dalgasının yarıçapı 4 km’ye ulaşmış,ön cephedeki basınç düzeyi 70kg/m2’ye azalmıştır. Betonarme yapılar değişen derecelerde, tuğla ve ahşap yapılarsa orta düzeyde hasar görür. Basınç dalgası nedeniyle,doğrudan ölüm bir yana, yaralanma dahi yoktur. Ancak termal şok, dışarıda korunmasız yakalananlarda,ten ve giysi rengine göre değişen derecelerden, ölümle de sonuçlanabilen yanmalara yol açacaktır. Koyu renkli giysiler daha fazla enerji yutacak, bir de kalınsalar eğer, yutulan enerjiyi daha uzun süreyle vücutta tutacaktır. Bu dış şeritte yangın tehlikesi hâlâ ciddidir. Çünkü termal şokun taşıdığı enerji, yanıcı malzemeleri ateşlemek için yeterli,esen rüzgarın gücüyse, ç›kan yangınların hepsini söndürmek için yetersizdir.
Patlamanın 16. saniyesinde, etki alanı 80 km2’ye yayılmıştır. Şok dalgasının yarıçapı 6.5 km, dış çeperindeki basınç 35 kg/m2’dir. Basınç dalgasının gücü iyice zayıflamıştır. Şeridin iç çeperinde dahi; betonarme yapılar hiç ya da az, tuğla ve ahşap binalarsa,hafif ya da orta derecede hasar görür. Isı dalgasından yaralanmalar vardır. Geçici parlama körlükleri ve kalıcı retina hasarları, 30 km yarıçapa kadar devam edecektir. Ancak,patlama yüzeyde yer almış olduğu için, ateş topuna doğrudan bakan ve görenlerin sayısı, yüksekteki bir patlama senaryosuna göre daha az olacaktır.
Patlamanın bir de, ‘radyasyon yağmuru’ sonucu vardır. Yerde meydana gelen bir patlama, ateş topunun yere değmeyeceği bir şekilde yüksekte meydana gelen bir diğerine göre,daha fazla tozu ve toprağı havaya kaldırıp atmosfere karıştırır. Patlamadan çıkan radyasyona ek olarak,bu toz toprağın da bir kısmı radyoaktif hale gelmiş ve havada bir radyasyon bulutu halinde dolaşmaya başlamıştır. Bu bulut bir süre sonra yer yüzüne iner. İniş süresi, indiği alanın konumu ve geometrisi; yerel iklim koşullarına, örneğin esen rüzgarın hızı ve yönüne bağlıdır. Olası bir yağmur, bulutu daha kısa sürede aşağı indirip, içeriğinin belli yerlerde yoğunlaşmasına, teknik deyimiyle ‘sıcak noktalar’ın oluşmasına yol açar. Bu radyoaktif toz ya da çamur katmanı, temizlenene kadar radyasyon saçmaya devam edecektir. Patlamadan sağ çıkanlar,ilave doz alarak radyasyon hastalıkları geliştirecek, hatta bazıları,ölümcül dozu aşıp hayatlarını kaybedecektir.
Yapılacak dünyanın işi vardır.Bu 80 km2’lik ciddi etki alanını, dışarıdan içeriye doğru; bir yandan aktivitesinden temizlerken, diğer yandan sağ kalanları bölgeden çıkarıp yaralanmış ya da mahsur kalmış olanları kurtarmak; yolları molozdan temizleyip yardım ekiplerine açmak, ulaşım için en önemli köprüleri ve tünelleri onarıp devreye sokmak; geçici su, elektrik ve haberleşme bağlantılarını sağlamak;
merkeze doğru hacmi artan yıkıntıların arasından cesetleri çıkarmak, altından sağ kalmış olabilenleri kurtarmak, molozları taşıyıp yıkılanları yeniden inşa etmek...‘Sıfır zemin’ civarı dahil,yüksek aktivite nedeniyle temizlenmesi çok zor ve aşırı pahalı olan bazı alanları, yıllar boyu terk etmek...Ve tabii: şartlar el verir vermez‘sıfır noktası’na, patlamada hayat›ını kaybedenlerin anısına bir anıt dikmek...
ATOM BOMBASI
Bir atom bombasında ana tema fizyon reaksiyonunun çok kısa bir sürede gerçekleştirilmesidir. Atom bombasında biri doğal diğeri yapay olmak üzere iki tür malzeme kullanılır. Bunlardan doğal olanı uranyum (235U), yapay olanı ise plutonyumdur (239Pu).
Atom bombasının yapımında en önemli problemlerden biri kullanılacak olan bu malzemelerin eldesidir. 235U tabiatta 238U ile birlikte çok az miktarda bulunur. Bombada kullanılacak olan 235U’in çok saf olması gerekir, bu yüzden 238U’dan ayrılmalıdır. 239Pu ise tabiatta bulunmaz, nükleer reaktörlerde 238U’dan elde edilir.
Fizyonun başlamasını sağlayacak ilk nötronlar Ra–Be gibi bir nötron kaynağından elde edilir. Fizyon olayında bir atomun parçalanmasından 2 ya da 3 tane nötron açığa çıkar. Eğer, ortam şartları elverişli ise parçalanma sonucu oluşan nötronların da, başka atomları parçalamaları ile fizyon reaksiyonu zincirleme olarak devam eder. Zincir reaksiyonunun kendiliğinden ilerlemesi için gerekli şart ise açığa çıkan nötronların kaybolmadan yeni parçalanmaları sağlamasıdır. Nötronların kaybolması; ya ortamda bulunan safsızlıklar (238U gibi) tarafından soğurulması ile ya da çeşitli çarpışmalar sonucunda nükleer patlayıcı içinden çıkıp gitmesi ile olur. Dolayısıyla ,atom bombası yapımında dikkat edilmesi gereken en önemli noktalardan bir diğeri nötron kayıplarını en aza indirmektir.
Bir nötronun bir atom çekirdeğine çarpması her zaman fizyon ile sonuçlanmaz. Bazen çekirdek nötronu yuttuğu halde bölünmeyebilir. Bazen ise nötron çekirdek tarafından yansıtılabilir. Bu çarpışmalar sonucunda ortamda dolaşan nötron bir miktar enerjisini kaybederek yavaşlar ve fizyon yapma gücü artar. Önemli olan bu nötronun nükleer patlayıcı içinden kaçmadan fizyon yapıncaya kadar dolaşmasıdır. Bunun için ise kullanılan patlayıcı maddenin bu dolaşmaya elverişli büyüklükte olması gerekir. İçerisinde başlatılan fizyon reaksiyonun kendi kendine sürebileceği minimum nükleer patlayıcı kütlesine kritik kütle denir.
Netice itibariyle, atom bombası merkezde uranyum veya plutonyumdan oluşan bir öze sahiptir. Nükleer patlamanın olabilmesi için ise bu özün kritik kütleden büyük olması gerekir. Ancak, kritik kütlenin üzerindeki maddenin kendiliğinden patlama ihtimali vardır. Bu yüzden patlayıcı madde özü, bombaya çeşitli parçalar halinde yerleştirilir. Bomba ateşleneceği zaman bu parçalar bir araya gelip bir küre oluşturmalıdır. Bu parçaların küre şeklinde birleşmelerini sağlamak için ise trinitrotoluen (TNT, dinamit) kullanılır. Önce TNT patlatılır. Bu patlama sonucunda nükleer kütle bir araya gelir ve asıl patlama gerçekleşir.
Atom bombası ile ilgili ilk çalışmalar Robert J. Oppenheimer öncülüğünde 1942 yılının sonlarında başlamıştır. New Mexico eyaletinin Los Alamos adlı bölgesinde bir “beyin takımı” ile başlayan çalışmalar yaklaşık 3 yıl sonra ürününü verdi. Atom bombasının ilk denemesi 16 Temmuz 1945 günü Meksika sınırına yakın bir çölde (Alamogordo) gerçekleştirildi. Patlamanın şiddeti beklenenden çok fazla olmuştu. Yaklaşık 20.000 ton TNT’nin patlamasına eşit bir etki görüldü. Elde edilen bu başarı üzerine atom bombasının Japonya’nın iki önemli şehrinde kullanılması kararlaştır
6 Ağustos 1945 sabahı ilk atom bombası “Enola Gay” isimli bir bombardıman uçağı ile Hiroşima’ya atıldı. Saniyenin onbinde biri kadar kısa bir sürede gerçekleşen patlamanın ilk etkisi gözleri kör eden bir ışıktı. Ardından gelen 300.000 °C’lik ısı etkisi ise yaklaşık 3 km çapındaki her şeyin yanmasını sağladı. Daha sonra ise patlamanın etkisiyle başlayan ve saatte 1800 km ile esen alev rüzgarı çevredeki her yükseltiyi dümdüz etti. Ama asıl kalıcı etkiyi patlamadan bir kaç dakika sonra başlayan bir yağmur gerçekleştirdi. Yağmur ile tüm radyoaktif serpinti bölgeye inmiş oldu. Saniyelerle ölçülebilecek bir zaman dilimi içerisinde Hiroşima’yı yok eden bu korkunç bombanın bilançosu yaklaşık 80.000 ölü ve 100.000 yaralı olarak belirlenmiştir.
9 Ağustos 1945 günü ise ikinci atom bombası Nagazaki’ye atıldı. Bu şehirdeki insanların daha önceden uyarılması buradaki ölümlerin daha az olmasını sağladı. Ancak, her iki şehirde de radyasyondan kaynaklanan ölümler 15 Ağustos 1945’ten sonra görülmeye başlandı. Gönüllü olarak kurtarma çalışmalarına katılan veya akraba ve dostlarını harabeler içinde arayan bir çok insan farkında olmadan yüksek miktarda radyasyon almışlardı. Radyasyondan kaynaklanan ölümler, bombanın patladığı anda meydana gelen şok, ısı ve yıkım etkisiyle gerçekleşen ölümlerden kat kat fazla olmuştur. Bu sonuç; atom bombasının insanlık için ne denli tehlikeli bir silah olduğunu ortaya koymuştur.
