Radyoaktivite

Radyoaktivite, radyoaktiflik, ışınetkinlik veya nükleer bozunma, atom çekirdeğinin, tanecikler veya elektromanyetik ışımalar yayarak kendiliğinden parçalanmasıdır, bir enerji türüdür. Çekirdek tepkimesi sırasında ortaya çıkar. İnsan vücudunun da, birçok nesnenin de içinden geçebilir. Yalnızca toprağın, kayaların ve özellikle kurşunun içinden rahatça geçemez. Radyasyon yayan nesneler, radyoaktif olarak adlandırılır.
Çevremizde her zaman için bir miktar radyasyon bulunur, fakat radyasyonun fazlası insan sağlığını tehdit ettiği gibi, daha ileri safhalarda ölüme yol açabilir.
Doğal radyasyon uranyum gibi bazı kimyasal elementler ile uzay boşluğundaki yıldızlar ve bazı nesneler tarafından üretilir. Bazı nesneler bir saniyeden çok daha az süreyle radyoaktif kalabilirler, bazıları ise binlerce yıl radyoaktif özelliğini koruyabilir.
Radyasyon özel makineler sayesinde de üretilebilir, bu makinelere Siklotron (ivme makinesi), doğrusal hızlandırıcı veya parçacık hızlandırıcı adı verilir. Bazı bilim insanları bu makineleri üzerinde çalışabilecekleri radyasyonu üretebilmek için kullanırlar. Röntgen cihazları az miktarda üretilen (X ışınları) sayesinde insan vücudunun iç kısımlarının görüntülenmesini sağlar.
Nükleer silahlar (atom bombaları), yapıları tahrip etmek ve insanları öldürmek amacıyla çok hızlı bir şekilde çok yüksek miktarda radyasyon ortaya çıkarırlar. Bu konuda en büyük ve insanlığın hafızasına kazınmış en acı deneyim, Amerikan ordusunun II. Dünya Savaşı’nın sonunda (1945) Hiroşima ve Nagazaki’ye attığı bombalardır. Öte yandan nükleer silahlar, II. Dünya Savaşı’ndan seksenli yılların sonuna kadar Amerika Birleşik Devletleri ve Sovyetler Birliği başta olmak üzere, kapitalist ve sosyalist bloklar arasında meydana gelen Soğuk Savaş’ın temelini oluşturmuştur. Uzun yıllar boyunca devam eden karşılıklı nükleer tehditler, insanlık için korkutucu bir deneyim meydana getirmiştir.
Nükleer reaktörler elektrik üretmek için kullanılmaktadırlar. Bunlar da çok miktarda radyasyon meydana çıkarırlar, bu nedenle radyasyonun reaktörden dışarı sızmasını önleyecek şekilde dikkatlice inşa edilirler. Fakat birçok insan, reaktörlerde bir sorun oluşması durumunda radyasyonun çevreye yayılabileceğinden ve insanlara ve diğer canlılara zarar verebileceğinden endişe duymaktadır. 26 Nisan 1986’da Ukrayna’nın Çernobil şehrinde meydana gelen ve kanserojen etkileri Sovyetler Birliği, Avrupa ülkeleri ve Türkiye’yi de içine alan geniş bir alanda bugün dahi hissedilen büyük felaket, bu korkunun başlıca temelidir. Öte yandan, nükleer reaktörlerin parçaları ve atıkları büyük sorun oluşturmaktadır. Kimi parçalar, yüzlerce, hatta binlerce yıl boyunca radyoaktif kalabilmekte ve çevreye zarar verebilmektedir. Bu nedenle, bunların güvenli bir şekilde nasıl saklanması gerektiğine ilişkin tartışmalar, günümüzde bile canlılığından bir şey kaybetmiş değildir.

Tarih

Bu olayı ilk kez 1 Mart 1896 yılında Fransız fizikçi Henri Becquerel uranyum üzerinde ortaya çıkarmıştır. Becquerel, buluşunu 1898 yılına kadar Becquerel ışınları olarak adlandırmış, daha sonra ise bu buluşuna, radyoaktivite ismini vermiştir.

Fisyon (Bölünme)

Fisyon, kütle numarası çok büyük bir atom çekirdeğinin parçalanarak kütle numarası küçük iki çekirdeğe dönüşmesi olayıdır. Fisyon reaksiyonlarında radyoaktif elementler kullanılır ve tepkimeler için bir ilk enerjiye (aktiflenme enerjisi) ihtiyaç vardır. Reaksiyon sonucunda kararsız çekirdekler ve nötron oluşur. Oluşan nötronların her biri yeni bir uranyum atomu ile tepkimeye girer. Bu esnada açığa çıkan nötronlar ortamdan uzaklaştırılmazsa tepkime zincirleme olarak devam eder.

Füzyon (Kaynaşma)

Nükleer füzyon, nükleer kaynaşma ya da kısaca füzyon; iki hafif elementin nükleer reaksiyonlar sonucu birleşerek daha ağır bir element oluşturmasıdır. Çekirdek tepkimesi olarak da bilinen bu tepkimenin sonucunda çok büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu işlemle oluşturulabilecek en ağır element demirdir.

Radyoaktifliğe Etki Eden faktörler

Bir maddenin radyoaktifliğine etki eden en önemli faktör, maddenin atomlarının çekirdekleri ile ilgilidir. Nötron proton dengesizliği radyoaktiviteye neden olur.
Bunun dışında sıcaklık da radyoaktiviteye etkiler. Sıcaklık arttıkça radyoaktif bozunma hızı azalır. Bunu veren formül de şu şekildedir ;
Bu ifadede;
Lambda , bozunma hızını

k , Boltzmann sabitini

T , sıcaklığı

m , kütleyi

c , ışık hızını temsil eder.
Buna göre , maddenin sıcaklığı arttıkça bozunma hızı azalır. Ancak bu formülle ilgili bir ayrıntı vardır. Formülün payda kısmındaki  ifadesi açılırsa ; paydada kalan ifadede , sıcaklığın bağlı olduğu  değerinin ,  ifadesi yanında hesaplamaya değer bir seviyeye ulaşabilmesi için sıcaklık çok fazla olmalıdır. Oda sıcaklığında maddenin kinetik enerjisi 0,05 eV kadarken , ancak 11.000°K sıcaklıkta kinetik enerji 1 eV lik enerjiye ulaşır. Sıcaklığın , radyoaktiviteye gözle görülür bir etki yapması içinse kinetik enerji 1 GeV olmalıdır. Bu da milyarlarca kelvin dereceye eşittir. Güneşin çekirdeği bile ancak 13,600,000°K sıcaklığıa sahiptir. Yani sıcaklığın radyoaktiviteye etkisi , güneşin çekirdeğinde bile gözlemlenemeyecek kadar azdır. Gözlemleme ve deney yapma olanaksızlığı yüzünden çoğu yerde sıcaklığın radyoaktiviteye etkisi yok kabul edilse de , sıcaklık radyoaktiviteye etki eden bir unsurdur. Özellikle de dev yıldızlarda.