Fisyon Tepkimesi nedir? Fisyon Tepkimesi nasıl gerçekleşir? İlk Fisyon Tepkimesi ve tarihçesi hakkında bilgi.
Fisyon; atom çekirdeklerinin parçalanması olayıdır. Çekirdek bölünmesi olarak da adlandırılan bu olay, bir çekirdeğin başka taneciklerle bombardımanı sonucunda oluşabildiği gibi, bir çekirdeğin kendi kendine bölünmesiyle de oluşabilir. Bu tür fisyon olayına “kendiliğinden fisyon” adı verilir. Fisyon olayı ilk kez 1934’te, İtalyan kökenli fizikçi Enrico Fermi tarafından (1901-1955) uranyum (Z=92)’un nötronlarla bombardımanı sırasında gözlendi, ancak olay sonunda çıkan ve birer beta ışını yayınlayıcısı olan yeni çekirdekler, Fermi ve öteki fizikçiler tarafından uranyum ötesi çekirdekler olarak değerlendirildi.
Nükleer Fisyon
1938’de Alman fizikçileri Otto Hahn (1879-1969) ile Fritz Strassmann, iréne Curie (1897-1956) ve arkadaşlarının çalışmalarından da yararlanarak, olay sonunda oluşan yeni çekirdeklerden birinin orta ağırlıktaki baryum (Z=56) elementine ait olduğunu ortaya koydular. Buna göre olay sonunda baryumdan başka, atom numarası Z=36 olan başka bir çekirdeğin daha oluşması gerekiyordu. Bu çekirdek 1939’da Alman fizikçileri Lise Meitner (1878-1969) ve Otto Rudolf Frisch tarafından bulunarak uranyum çekirdeklerinin, nötronlarla bombardımanı sonunda, orta ağırlıkta iki çekirdeğe bölündüğü saptandı.
Olayda ortaya çıkan ikinci çekirdek, kripton (Kr, Z=36) elementine aittir. Meitner ve Frisch bu olaya daha sonra “fisyon” adını verdiler, Iréne ve Frédéric Joliot Curie, her bir uranyum çekirdeğinin fisyonu sırasında iki ya da daha çok sayıda nötronun yayınlandığını da ortaya koydular.
Nükleer Fisyon
Çekirdek bölünmesi (fisyon) tepkimeleri ilk kez, mermi tanecik olarak kullanılan nötronlarla oluşturulmasına karşın sonradan, hızlandırıcılardan elde edilen döteron, alfa gibi hızlandırılmış taneciklerle de gerçekleştirildi. Bu amaçla kullanılan gamma ışınlarıyla oluşturulan fisyona foto-fisyon adı verilir. Önceleri yalnızca ağır çekirdeklere özgü bir tepkime olduğu sanılan fisyonun, daha sonra hafif çekirdeklerde de gerçekleştiği gözlendi.
Çekirdeklerin fisyonu, her element için değişik enerjili mermi tanecik gerektirir.
Örneğin 235 92U izotopu yavaş nötronlarla fisyona uğramasına karşılık 238 92U izotopu ile toryum (Th, Z=90) ve protaktinyum (Pa, Z= 91) elementlerinin çekirdekleri hızlı nötronlarla fisyona uğrarlar. Ağır çekirdeklerin fisyon ürünleri, atomsal kütle sayıları yaklaşık 70-16G arasında bulunan çekirdeklerdir. Ancak bu ürünlerden bazılarının oluşma olasılıkları, ötekilerden daha büyüktür. Bir çekirdeğin fisyonundan oluşan ürünlerden hangisinin ne oranda oluştuğu, o çekirdeğe ait fisyon ürünlerinin verimi ya da dağılım eğrisinden saptanabilir.
Ağır çekirdeklerin, nötronlarla bombardımanı sonunda bölünmeleriyle oluşan yeni çekirdeklerle birlikte yayınlanan yeni nötronların (fisyon nötronları) enerjileri, ortamdaki öteki çekirdeklerin bölünmeleri için, çoğu zaman yeterli büyüklüktedir. Böylece bu nötronlar, orta çekirdeklerin art arda bölünmelerine neden olurlar.
Örneğin bir fisyonda 3 nötron yayınlanırsa, bunlardan herbiri başka çekirdeklerin bölünmesine yol açar. Her bir bölünme sonunda yeni nötronların yayınlanmasına neden olur. Böylece bir tek nötronla başlayan fisyon olayları zincirleme olarak sürer. Kısa sürede ortamda çok sayıda nötronla birlikte büyük bir enerji de serbest kalır. “Zincirleme fisyon” adı verilen bu olay, atom reaktörlerinin ve atom bombasının temelidir.
