Fisyon ve Füzyon nedir?

Nükleer fizik atomların birbirleriyle ya da ayrı ayrı olarak gösterdikleri davranışların fiziksel olarak incelenmesi temelli olan fiziğin alt disiplinlerindir. Tabi ki fiziğin alt disiplini olarak da diğer fizik alt disiplinleri ile ortak yönleri vardır. Mesela Bohr kuantalama koşulunu bulurken yörüngedeki elektronun dalgalı gittiğini varsayıp açısal momentum için (L) "r x p" olarak klasik fizik kullanılmıştır.Aynı örnekte dalgalı yapı için de De Broglie dalga açıklaması olan dalga boyunun Planck sabiti/momentuma eşit olduğu kuantum fiziği eşitliği kullanılmıştır. Bunun gibi etkileşimler çok sayıda bulunmaktadır.

Fisyon nedir?

Fisyon atomların çekirdeklerinin (Z > 82) ağırlaştırılması ile (nötron zenginleştirilmesi) kararsızlaştırma etkinliğidir. Kararsız haldeki bu atom radyoaktif duruma geçer (ya da zaten radyoaktiftir) ve çekirdek yükünün yüksek olmasından dolayı coloumb kuvvetine yenilir ve bölünür. İşte bu bölünme ile enerji açığa çıkar bu da atom bombalarının kabaca çalışma yoludur. Fisyon sonucu ortalama 2.5 nötron çok hızlı biçimde salınır. Salınan nötronlar diğer çekirdekleri ağırlaştırır ve zincirleme bölünmeye sürükler.Bu nötronlar yeterince (nötron çoğaltma faktörü (sonraki nesle geçen net nötron artışı) = 1) yavaşlatılırsa kontrollü zincir reaksiyonu olur ve nükleer reaktörler bu şekilde işler. Yavaşlatılmazlarsa eğer (nötron çoğaltma faktörü(sonraki nesle geçen net nötron artışı)>1) kontrolsüz nükleer reaksiyon olur.Yani atom bombası.(Bu durum uranyum -238 için geçerlidir. Karbon uranyumun aksine yavaşlatılmış nötronları daha çok soğurur.) Uranyum -238 yavaş nötronu da soğurabilir ama genelde (Çernobil istisna) fisyon yapamaz. Uranyum-239 ‘a dönüşür.Nükleer reaktörlerde ayrıca nötron yavaşlatılamazsa uranyum-238 yeterince nötron açığa çıkaramadığı için reaksiyon durur.Nükleer reaktörler genelde güvenli demek oluyor bu. Ancak atom bombasında reaksiyonu devam ettiren etken nükleer reaktörlerde kullanılan uranyumun %99 u uranyum-238.Atom bombasında kullanılan uranyumda ise uranyum -238 değeri azaltılıp uranyum -235 değeri artırılmalıdır.

Füzyon nedir?

Füzyon ise (Z < 56) ağır olmayan çekirdekler için mümkün olan çekirdeklerin kaynaşması ile çıkan enerji fisyondan elde edilen enerjiden fazladır.Peki neden füzyon yerine fisyon kullanıyoruz? Çünkü füzyonun kontrol altına henüz alınabilmiş değildir. Sebebi hidrojenlerin çekirdek yükleri birbirini iter.Bu durum kaynaşmayı engeller. Füzyon için mevcut 3 öneri bulnmaktadır. İlki tokamak denilen yol. Burada H düşük yoğunlukta kullanılır. Plazma haline getirilen (gazın çok ısıtılmış hali) ortamda bulunan H’ler elektronlarını atar.Çekirdekler de manyetik alan ile birleştirilmeye çalışılır. Diğer yöntemde lazerin küçük cisimlere büyük enerji verebilme özelliği kullanılarak H'ler kontrollü biçimde patlatılır.Diğeri ise soğuk füzyondur. Bu yöntemde muon adı verilen (-) yüklü bir parçacığın kullanılmasıdır. Muon yavaşlatıldığında çekirdeğe yapışabilir. Çekirdeğe yapışan muon protonun artısını yok eder böylece hidrojen çekirdekleri birbirini çeker. Açığa çıkan enerji muonu dışarı atar ve böyle devam eder.Ama bu yöntem muonun tekrardan yapışmaması sebebiyle işe yaramamıştır.

Füzyon çok önemli ve temiz bir enerji kaynağıdır. Bulunması için birçok çalışma sürdürülmektedir. Örneğin ABD silah şirketi Lockheed Martin bu konu üzerine oldukça fazla düştüğü görülmektedir.