Featured Video Play Icon

Şeytanın Elementi – PLÜTONYUM

25 Ağustos 2012’de, güneşten 18 milyar kilometre uzaklıkta, Voyager 1 heliosferden de çıkarak güneş sistemimizi terk edip, daha önce herhangi bir insan yapımı nesnenin ulaşamadığı yerlere doğru yelken açtı. Bu sınırı geçerek aslında Voyager 1 yıldızlararası seyahatine başlamıştı. Bu da başka bir ilkti.

Şimdi periyodik cetvelin en alt kısmına bir bakalım. Burada bulunan bir element işte bu seyahati mümkün kılacaktı. İnsanlığın hayal bile edilmesi zor mesafeleri kat etmesini sağlayan element. Plütonyum.

İlk kez 1940’larda bulunan Plütonyum insanlık tarihinde hem bu kadar yapıcı hem de yıkıcı potansiyele sahip nadir bir elementtir. Fizikçi John Goffman bir keresinde plütonyum için “Cehennemden gelen element”. Şeytanın elementi. demiştir.

Ama neden?

Nedenini iyi anlamak için önce kısaca bu elementi bir tanıyalım.

Her bir plütonyum atomunda 94 proton bulunur. Uranyumda bu sayı 92, neptünyumda 93’tür.

Bu iki element de isimlerini Uranüs ve Neptün gibi antik tanrılar ve gezegenlerden aldığı için 1940’ların sonunda Berkeley Laboratuvarlarında Glenn Seaborg ve arkadaşları tarafından keşfedilen plütonyum da 1930’larda Neptün’ün ötesinde keşfedilen ve Roma tanrılarından yeraltı dünyasının tanrısının ismini alan cüce gezegen Plüton’un ismini almıştır.

Aslında Seaborg ve arkadaşları plütonyumu Berkeley’de bir parçacık hızlandırıcısında üretmeye çalışıyorlardı. Bu cihazla döteryum atomunun çekirdeği olan döteronu bir uranyum numunesine fırlatıyorlardı. Bu deney sonucunda da çok az miktarda neptünyum ortaya çıkmış ve neptünyum da bozunarak plütonyuma dönüşmüştür.

Bu arada Glenn Seaborg ismi tanıdık gelmiş olabilir. Manhattan Projesinin önemli bir ismidir kendisi. 1941’de plütonyumu keşfettikten sonra yayınladığı makalesi plütonyumun askeri kullanım potansiyeli keşfedildikten hemen sonra ortadan kaybolmuştur. Yanlış kişilerin eline geçmesin diye büyük ihtimalle. Sonra zaten Seaborg Manhattan Projesinde plütonyum üretimi konusunda önemli bir figür haline gelmiştir.

Ancak biraz geriye gidersek, ilk elle tutulur miktarda plütonyum numunesi 20 Ağustos 1942’de Chicago Üniversitesinde oluşturulmuştur. Fakat buraya gelene kadar baaazı kesimler bahsettiğimiz gibi plütonyumun askeri potansiyelini çoktan keşfetmişlerdi bile.

Çünkü. Plütonyum’da her zaman 94 proton vardır. Nötron sayısı değişkenlik gösterebilir ki bu değişkenlikler sonucunda “izotoplar” yani aynı atomun benzer kimyasal özelliklere sahip ancak farklı atomik kütlelere ve fiziksel özelliklere sahip varyasyonları ortaya çıkar. Uranyumun da izotopları vardır biliyorsunuz. Bunlardan birisi olan uranyum 235’in zaten bir atom bombası için yakıt olarak kullanılabileceği keşfedilmişti. Bu keşfin hemen ardından plütonyum da bir alternatif olarak sahneye çıkmış ve Atom Çağının eşiğine gelinmişti.

Bugüne geldiğimizde. Tüm kullanımlar için iki tür plütonyumdan bahsedebiliriz. Biri reaktör sınıfı, diğeri ise silah sınıfı. Ki plütonyum zaten 1945’de Nagasaki’de onbinlerce kişinin ölümüne neden olan “Fat Man” takma isimli atom bombasının da temel içeriğini oluşturuyordu.

Yani plütonyumun inanılmaz yıkıcı bir potansiyeli vardı. Bu potansiyelden ve kullanıldığı yerlerden bahsetmek gerekirse.

Bu amaçla, yani askeri amaçlarla kullanılan plütonyum bir plütonyum üretim reaktöründe iki ya da üç ay kadar ışıma gerçekleştiren uranyum yakıtından elde edilir. Bir bomba yapmak içinse yaklaşık 10 kilo saf plütonyum 239 izotopuna ihtiyacınız vardır. Amerika’nın şu anda elindeki miktardan birazdan bahsedeceğiz. İnanılmaz.

Bu tip bir bomba yapmak için de bir nükleer reaktörde yıllık 30 megawatt gibi bir enerjiye ihtiyacınız var ve bu süreçte de sürekli yakıt değişimi yaparak ısınan yakıtı yeniden işlemeniz gerekir. Bu nedenle “silah sınıfı” plütonyum izotoplarının yoğunluğunu artıran özel reaktörlerde üretilirler.

Ve dünyada patlayan ilk atom bombasına gelirsek. 16 Temmuz 1945’te New Mexico’da, Alamogordo’da daha önce konuştuğumuz Manhattan Projesinin çok gizli Trinity Nükleer Testi kapsamında patlatılmıştı. O kadar güçlü bir testti ki bu 160 kilometre mesafeden hissedilmişti.

Bu ilk bombanın temelinde de plütonyum yatıyordu.

Bu başarının ardından 1 ay bile geçmeden Uranyum 235 bazlı bir atom bombası ilk kez bir saldırı aracı olarak kullanılmış ve 6 Ağustos 1945’te Hiroshima’ya atılmıştı. Daha 3 gün geçmişti ki Fat Man takma adlı ikinci bir atom bombası Nagasaki’nin üzerine bırakılmıştı. Bu nispeten daha büyük ve güçlü bomba da plütonyum bazlıydı.

Bu yıkıcı gücün Nagasaki’de tam olarak kaç kişiyi öldürdüğü bilinmese de henüz ilk patlama anında 40.000 kadar insan resmen buharlaşmış, 60 bin kişi yaralanmıştı. Elbette radyasyonun etkileri yıllar boyu sürdüğü için uzun vadede sadece Fat Man’in tek başına 140 binden fazla insanın ölümünden sorumlu olduğu düşünülüyor.

İnanılmaz bir dram. Neden şeytanın elementi dendiği biraz daha anlam kazanmıştır sanırım. Ama sorun elementte değil elbette. Neyse.

Ancak. Şu anda bir sorunumuz var.

Bir bomba için 10 kilo kadar saf plütonyum yeter diyorduk ya. Şu anda sadece Amerika’nın elinde ne kadar var biliyor musunuz? Tam 87.7 ton… Amerika şu anda bu kadar plütonyumu depolama konusunda da sorun yaşıyor. Büyük bir çoğunluğu Güney Carolina’da Savannah River Tesislerinde saklanıyor.

Fakat. Bir laboratuvarda üretilen bu yıkıcı elementin bir de avantajı bulunuyor. İnanılmaz verimli bir enerji kaynağı plütonyum.

Bugün nükleer santrallerde üretilen enerjinin 3’te 1’i bu elementten geliyor. Amerika’da hiçbir reaktörde plütonyum kullanılmaması da ilginç bu arada. Bir şey için saklıyor olabilirler. Bahseceğiz ondan da.

Nükleer reaktörlerde oluşan en yaygın plütonyum izotopu ise uranyum 238’in nötronu ile oluşturulan Plütonyum 239. Fizyon sonucunda bu izotop yine nükleer silahlarda kullanılan zenginleştirilmiş uranyum 235 kadar enerji üretebilir.

Bu arada eskiden yine bir izotop olan Plütonyum 238 piyasada bulunan kalp pillerinde kullanılıyordu. Lityum piller geldikten sonra elbette artık bu tip bir kullanım söz konusu değil. Ama yine de ne kadar yıkıcı olsa da plütonyum gördüğünüz üzere gerektiğinde çok faydalı da olabiliyor.

Ancak plütonyumun daha az bahsedilen ve belki de en önemli kullanımlarından biri de uzay araştırmalarıdır. Plütonyum 238 radyoaktif bozunma sonucunda inanılmaz bir ısı açığa çıkarır. Ve bu ısı da elektrik üretmek üzere termoelektrik jeneratörleri besleyebilir.

En güzeli de çok yüksek enerji üretmek için o kadar da fazla plütonyum gerekmemesi. Çok az bir miktar çok çok fazla ısı üretebiliyor. Bu da elektrik üretmek için kullanılabiliyor.

Ve bir de “half-life” mevzusu var. 3.sünü görmeye ömrümüzün yetip yetmeyeceğinden emin olamadığımız efsane oyundan bahsetmiyoruz tabi. Ancak oyuna da çok uzak bir terim değil. Radyoaktivite ile ilgili bir terimdir Half-Life. Ve bir radyoaktif izotopta atomların yarısının başka bir şeye dönüşmesi veya bozunması için gereken ölçümü ifade eder.

 Plütonyum 238’in half-life’ı yaklaşık 88 yıldır mesela. Ve bu süre boyunca size çok önemli bir enerji kaynağı sağlayabilir. Bu sayede de uzay araçlarının uzayın derinliklerinde onlarca yıl seyahat etmesini sağlayabilirsiniz.

Çünkü güneşten uzaklaştıkça, güneş enerjisi ile çalışan araçların kullabileceği enerji de çok azalacaktır. Ayrıca örneğin Mars’ta yine bu enerji toz ve benzeri sorunlarla karşı karşıyadır. Güvenilmezdir özetle. Bu nedenle Plütonyum 238 hem Mars görevleri, hem de derin uzay araştırmaları açısından harika bir adaydır. Yani Amerika belki de elindeki stoku bir şeyler için saklıyor olabilir. Göreceğiz.

Bu arada başta bahsettiğimiz üzere Voyager 1 ve 2 araçları ile birlikte bu yıl Mars yüzeyine inen Perseverance aracının da temel yakıtı Plütonyum 238’dir. Bu zamana kadar farklı şekillerde 30 kadar uzay aracında da kullanılmıştır.

Son olarak bir şeyden bahsetmedik. Kimi zaman plütonyumun en zararlı ve radyoaktif element olduğu söylenir. Fakat araştırmalar bunun tam tersini işaret ediyor. Doğrudan yutmadığınız veya uzun süre maruz kalmadığınız sürece plütonyum doğrudan zarar vermez.

Bu arada aranızda benim gibi Geleceğe Dönüş severler varsa   Dr. Everett’in ilk DeLorean’ının zamanda yolculuğunu mümkün kılan da plütonyum’du.  Bir miktar spoiler olabilir. Yeterli plütonyum elde edemeyen doktor Libyalı teröristlerle bir nükleer santrale saldırarak ona plütonyum getirmeleri konusunda anlaşma yapar. Döndüğünde bu plütonyumla onlara bir bomba yapacağının sözünü verir.

Tabi teröristlere gönderdiği pakette bomba filan yoktur. Neyse.

Bu sahne ile aslında bir şeyi tekrar açıklamak gerekiyor. Şu anda dünyadaki plütonyum rezervinin neredeyse tamamı nükleer santrallerde ortaya çıkan yan üründür. Bir tür nükleer atık. Belirli işlemler yapılmadığı sürece kullanım imkanı da kısıtlıdır. Bu konuda çalışmaların olduğunu da biliyoruz. Bazı kaynaklar kimi ülkelerin bu atıklardan bomba yapacağından endişe duyulduğunu söyler mesela. Bakalım insanlık bu her türlü potansiyeli barındıran elementi bir sonraki aşamada hangi amaçla kullanmayı tercih edecek. Farklı gezegenleri kolonileştirmeye yarayacak bir yakıt olarak mı yoksa bir yok edici olarak mı…

Ve her zaman olduğu gibi.

Tekrar görüşene dek.

İyi ki varsınız…

Kaynaklar:

https://www.livescience.com/39871-facts-about-plutonium.html

https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/fuel-recycling/plutonium.aspx

http://www.atomicheritage.org/history/plutonium

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir