Kategoriler: Dergi,
Alt Kategoriler: Nisan,

Radyasyon Kavramı

Yüz tondan fazla ağırlığa sahip büyük mavi balinadan bir yağmur tanesine kadar herşey maddeden yapılmıştır. Madde ise boşlukta bir yer kaplayan ve bir kütlesi olan her şeydir. M.Ö. 5’inci yüzyılda yaşamış olan Demokritus bir elementin en küçük birimine bölünemeyen anlamında atomos demiştir. Maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en temel yapı taşı olan atom, temel anlamda; pozitif yüklü proton ve yüksüz nötronlardan oluşan bir çekirdek ve çekirdeğin etrafında neredeyse ışık hızında durmadan dönen negatif yüklü elektronlardan oluşmaktadır. Pozitif ve negatif yükler birbirlerine çok yüksek çekim kuvvetleri ile bağlanmışlardır. Pozitif ve negatif yükler bir şekilde birbirlerinden ayrıldığında ortaya büyük bir enerji açığa çıkar. Işığıyla gözlerimizi alan ve sesiyle bizi irkilten yıldırım bu ayrılmanın örneklerinden biridir.

1895 yılında Wilhelm Conrad Rontgen tarafından X ışınlarının bulunmasından bir yıl sonra 1896’da Henry Becquerel de bazı maddelerin X ışınlarına benzer ışınlar yayınladığını bulmuştur. Marie Curie ve eşi Pierre, bu bulunan ışınların uranyum atomunun bir özelliği olduğu bulgusunu doğrulamış ve uranyum dışında toryumun da benzer ışınlar yayınladığını bulmuştur. 1898’de uranyumdan ve toryumdan daha güçlü ve o zamana dek bilinmeyen başka bir elementi bulan ve anavatanı olan Polonya isminden esinlenerek adını da Polonyum koyan Marie Curie, bu ışın yayınlama olayına “Radyoaktivite” ismini vermiştir. Tüm bu çalışmalar sonucunda 1903 yılında Nobel Fizik ödülü, “Doğal Radyoaktivitenin Keşfi”den dolayı Henry Becquerel, Marie Curie ve eşi Pierre Curie’e verilmiştir.

 

 
 

Atom çekirdeği ve bozunumu sonrası ortama yayılan alfa, beta ve gama radyasyonu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Radyasyon, enerjinin parçacık ya da elektromanyetik dalga ile yayılmasıdır. İyonize ve iyonize olmayan radyasyon olarak ikiye ayrılır. Atomdan elektron kopmasına iyonlaşma denir. Radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızıl ötesi dalgalar ve görünür ışık ile ultraviyole ışınlar iyonize olmayan radyasyondur. İyonize radyasyon ise, kozmik ışınlar, X ışınları, gama ışınları, alfa ve beta parçacıkları ile nötrondur. Herkes kozmik ışınlardan, havadan, etrafındaki kayalardan ve topraktan kaynaklanan çok düşük miktarlardaki iyonize radyasyona maruz kalmaktadır. Ayrıca çeşitli hastalıkların tedavisinde, röntgen ve tomografi gibi cihazlar ile yapılan görüntülemelerde de iyonize radyasyona maruz kalınmaktadır.

Radyoaktif parçalanma esnasında iyonize radyasyon meydana gelir ve ortama alfa parçacıkları, beta parçacıkları, x ve gama ışınları ile nötronlar yayınlanır. Alfa parçacığının enerjisi yüksek olmasına rağmen, ağırlığından dolayı havada ancak 2-3 cm ilerleyebilir. Alfa insan derisinden geçemediğinden harici bir tehdit oluşturmaz, ancak solunum, sindirim ve açık yaralar yoluyla insan vücuduna girdiğinde bulunduğu yerdeki organ ve dokularda ciddi hasarlar meydana getirir. Beta parçacıkları alfaya göre daha hafif, daha girici ve daha enerjik olup daha uzak mesafelere ulaşabilmelerine rağmen, elbiseden geçemezler, ancak çıplak deride cilt yanıklarına sebep olurlar. Beta parçacıkları solunum, sindirim ve açık yaralar yoluyla insan vücuduna girerse alfa gibi hücre yapısına ve DNA’a zarar verirler. Gama ışınları radyoaktif parçalanma ile nükleer patlama sonucu meydana gelirler, enerji spektrumundaki en küçük dalgaboyuna ve en yüksek enerjiye sahiptir. Alfa ve beta gibi bir kütlesi olmayıp saf enerji olduklarından oldukça delici ve giricidirler. Asıl harici radyasyon tehlikesini oluşturan gama ışınları, insan vücudunu delip geçerler ve hücre yapısı ve DNA’da ciddi hasarlar meydana getirirler. Gama ışınlarını durdurmak veya etkisini en aza indirmek için kurşun ve beton gibi engeller kullanılır. X ışınları da kütlesi olmayan saf enerji olduklarından oldukça giricidirler, ancak gama ışınlarına göre daha düşük enerjiye sahiptirler. Nötronlar yüksüz parçacıklar oldukları için çok girgin olup, nükleer reaktörlerde ve nükleer silahlarda zincirleme reaksiyonu başlatmak için meydana getirilirler.

Ortamdaki radyasyon duyu organları ile hissedilemez. Radyasyonun varlığını ve şiddetini tespit etmek için radyasyon cihazları kullanılır. TSK envanterinde, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi ile TSK KBRN Okulunun ortak çalışması sonucu yerli ve milli bir ürün olarak geliştirilen “Birleştirilmiş Radyakmetre ve Dozimetre” vardır. Bu cihaz hem personelin aldığı toplam radyasyon doz miktarını hem de ortamdaki anlık radyasyonu tespit etmek ve kaydetmek yeteneğine sahiptir.

 

 Radyolojik Silahlar

Nükleer silahların haricindeki radyoaktif parçalanma sonucu meydana gelen tehlikeler vasıtasıyla, imha etmek, hasar vermek veya yaralamak amacıyla kullanılan ve radyoaktif maddeleri yaymak için özel olarak tasarlanmış herhangi bir cihaz, silah ve teçhizata radyolojik silah veya radyasyon yayım cihazı denilmektedir.

Radyolojik yayılımlar sadece bu amaçla tasarlanmış silah sistemlerinden oluşmaz. Aynı zamanda radyoaktif madde içeren nükleer, endüstriyel veya tıbbi tesislerde kaza meydana gelmesi veya bu tesislerin kasten vurulması/sabotaj yapılması sonucu radyolojik yayılım meydana gelebilir. Nükleer güç santralleri, araştırma reaktörleri, nükleer yakıt üreten fabrikalar, yeniden işleme ve zenginleştirme tesisleri, nükleer yakıt depoları, radyoaktif atık depolama tesisleri ile tıbbi, endüstriyel veya akademik eğitim amaçlı kurulan nükleer araştırma tesislerinin tamamı kritik olup radyolojik silah gibi kullanılma potansiyeline sahiptirler. 

 

       
 

Radyolojik Dağıtım Cihazı, Kirli Bomba örneği. Fotoğraf https://www.dreamstime.com

 

Radyasyon Tehlike İşareti

 

Radyoaktif maddeler konvansiyonel patlayıcılar kullanılarak daha geniş alanları radyolojik olarak kirletmek amacıyla kullanıldığında “kirli bomba” olarak da ifade edilmektedir. Radyoaktif madde patlayıcının etkisini artırmaz, buradaki amaç bir alanın radyolojik olarak kirletilmesidir. Bu kirli alanda radyasyon tehlikesinden ötürü bulunulamaz; ancak mutlaka kullanılması veya içinden geçilmesi gerekiyorsa Birlik Radyasyona Maruz Kalma Talimatına göre komutan emriyle veya temizleme gerçekleştirildikten sonra girilir. Radyolojik kirliliğe maruz kalmış alanların temizlenmesi uzun zaman ve fazla emek gerektirdiğinden oldukça maliyetlidir.

Radyolojik yayılım sonucu meydana gelen tehlikeler, çekirdek parçalanması sonucu ortaya çıkan, alfa, beta ve gama radyasyonudur. Alfa ve beta parçacıkları solunum, sindirim ve açık yaralar yoluyla zarar meydana getirirken gama radyasyonu yüksek enerjisi ve giriciliğiyle yüzlerce metre uzaktaki personeli de etkiler. Radyoaktivite meydana geldikten sonra artık radyasyon durdurulamaz, yavaşlatılamaz ve önlenemez; ancak etkisinden korunmak için kirli bölgelerden uzaklaşılır, alfa ve betaya karşı koruyucu kıyafet ve maskeler kullanılır, gamaya karşı ise kurşun levhalar, beton ve toprak gibi engeller kullanılır. Radyoaktif kaynağın yakınında ne kadar az zaman geçirilirse o kadar az doza maruz kalınır. Radyasyon, radyoaktif kaynaktan uzaklaştıkça mesafenin karesi ile ters orantılı olarak şiddetini kaybettiğinden, radyasyon kaynağından ne kadar uzakta olunursa, o kadar az radyasyona maruz kalınır.

Radyolojik tehlikelerin hesaplanmasında Uluslararası Atom Enerjisi Kurumunun (IAEA), Uluslararası Nükleer ve Radyolojik Olay Skalası (INES) kullanılır. Bu skalada birden yediye kadar tehlike durumlarını artırarak düzenleyen yedi seviye vardır. Örneğin, nükleer güç reaktörlerinden kaynaklanan en az tehlikeli olan durum olarak Birinci Seviye Anomali, en tehlikeli durum olarak da Yedinci Seviye Büyük Kaza olarak ifade edilmiştir. 1986 yılında Ukrayna’daki Çernobil Nükleer Güç Santralinde meydana gelen kaza Yedinci Seviye Büyük Kaza, 1999’da İstanbul İkitelli’de Kobalt 60 kaynağı içeren tıbbi cihaz parçasının hurdacılar tarafından parçalanması sonucu meydana gelen durum Üçüncü Seviye Ciddi Olay olarak kayıtlara geçmiştir. 

 

Nükleer Silahlar

Günümüzde birçok nükleer güç santralinin kullandığı uranyum, doğada %99,3 oranında U238 ve %0,07 oranında U235 olarak bulunur. Doğal uranyumun ancak %0,07 oranında olan U235 izotupu fisyon yapar. Fisyon atom çekirdeğinin daha küçük parçalara bölünmesi, bu bölünme sırasında ortama serbest nötron salınması ve çok yüksek miktarlarda enerji açığa çıkması reaksiyonudur. Görüldüğü üzere doğal uranyum nükleer güç santrallerinde enerji üretmek için kullanışlı değildir. Elverişli hale getirmek için doğal uranyum içerisindeki fisyon yapan U235 izotopu miktarının artırılarak %5’e kadar yükseltilmesi gerekir. Bu artırma işlemine zenginleştirme denir. Uranyum içerisindeki fisyon yapan U235 izotopu miktarı ne kadar çok artırılırsa o kadar çok enerji elde edilir. Nükleer güç reaktörlerinde devamlı olarak ve kontrol edilebilir miktarda enerjiye ihtiyaç duyulduğundan U235 oranı %3 ile %5 arasında tutulur; ancak nükleer bir silah için tek bir anda çok yüksek bir enerji ihtiyacı olduğundan U235 miktarı en az %90 olmalıdır. İnsanlığa fayda için çekirdek bölünmesi kontrollü bir şekilde yavaş ve devamlı olarak sürdürülürken, insanlığı yok etmek için tek bir anda bütün çekirdekler zincirleme reaksiyon sonucu bölünerek her şeyi yıkıcı yok edici bir enerji aniden ortaya çıkar. Fisyon reaksiyonu ile oluşan silah atom bombasıdır.

İki veya daha fazla hafif atom çekirdeğinin daha ağır tek bir çekirdek oluşturmak için birleşmesi olayına nükleer füzyon denir. Bu işlem esnasında fisyonda meydana gelen enerjiden çok daha fazlası ortaya çıkar. Güneşten yayılan enerji füzyon reaksiyonları ile olmaktadır. Füzyon reaksiyonu ile oluşan silah ise hidrojen bombasıdır.

Nükleer silah; belirlenen kurma, kaynaştırma ve ateşleme sırasının tamamlanmasıyla nihai konfigürasyonunda arzu edilen nükleer reaksiyonu ve enerji salınımını üretme yeteneğine sahip eksiksiz tam bir montaj olarak tanımlanır. Nükleer patlama TNT gibi konvansiyonel patlayıcıların bin katından milyon katına kadar daha güçlüdür. Bir nükleer patlamada meydana gelen sıcaklık 500 milyon dereceye ve daha fazlasına ulaşabilir. Nükleer silahın potansiyel imha gücü kudret olarak tanımlanır. 1 Kiloton kudretindeki nükleer silahın ürettiği enerji miktarı 1000 ton TNT’nin patladığındaki ortaya çıkan enerji miktarına eşittir. (1Kt =1000 ton TNT, 1 Megaton = 1000000 ton TNT).

İlk atom bombası 06 Ağustos 1945 yılında ABD tarafından Japonya’nın Hiroşima kentine atılmıştır. Yaklaşık 4 ton ağırlığında ve 3 metreden daha uzun olan bu bombaya “Little Boy” ismi verilmiş olup, 64 kg %89 Zenginleştirilmiş U235 kullanılmıştır. Bu patlamadan üç gün sonra 09 Ağustos 1945’te yine ABD tarafından Japonya’nın Nagasaki kentine, “Fat Man” adı verilen 4,6 ton ağırlığında, 3 metre uzunluğunda ve 1 metre çapındaki atom bombası atılmıştır. Bu ikinci bombada 6,2 kg plütonyum kullanılmıştır. İlk patlama anında Hiroşima’da 90-160 bin, Nagasaki^de ise 60-80 bin kişinin yaşamını yitirdiği tahmin edilmektedir. “Little Boy” un kudreti 16 kiloton (kt), “Fat Man”in kudreti ise 20 kt olup her ikisi de fisyon reaksiyonudur.

Füzyon reaksiyonu ile çok daha fazla enerji ortaya çıktığından çalışmalar bu alana kaydırılmış ve Hidrojen Bombası, Termonükleer Bomba, Süper Bomba veya kısaca H-Bombası geliştirilmiştir. İlk hidrojen bombası ABD tarafından 01 Kasım 1952 tarihinde, Pasifik Okyanusundaki Bikini Adasında  patlatılmış ve bu yıldan itibaren fisyon yerine füzyon bombaları üretilmiştir. Sovyetler Birliği ise ilk termonükleer testini 12 Ağustos 1953’de Kazakistan’ın kuzey doğusundaki Semipalatinsk test alanında gerçekleştirmiştir. Müteakiben Birleşik Krallık, Fransa ve Çin Halk Cumhuriyeti de kendi hidrojen bombalarını test etmişlerdir. Günümüzde nükleer cephaneliğin çoğunluğu bu füzyon bombalarından oluşmaktadır. Fisyon kontrol edilebilir bir reaksiyon olup nükleer enerji reaktörlerinde kullanılabilirken, füzyon kontrol edilemediğinden bomba yapımı dışında bir kullanım alanı henüz yoktur. 


Japonya’nın Hiroşima ve Nagazaki kentlerine atılan atom bombaları ve
patlama sonrası oluşan mantar bulutları. “Little Boy” (sol) “Fat Man’’ (sağ)

 

Nükleer patlama gerçekleştiğinde, ilk bir dakika içerisinde; gözleri kör eden bir ışık, herşeyi yakıp buharlaştıran ateş ve sıcaklık, yapıları yerle bir eden sesten hızlı şok dalgası ve basınç, elektromanyetik pals (EMP), korkunç bir patlama gürültüsü ile yüksek giriş gücüne sahip ve ışık hızına yaklaşık bir hızda yayılan ani nükleer radyasyon meydana gelir. İlk bir dakikadan sonra devam eden radyasyona Artık Nükleer Radyasyon denir ve nükleer serpinti ile oluşur.

Bir nükleer silah yerkabuğunda (yüzeyde) veya yerkabuğunun altında (yüzey altında) infilak ettiğinde aşırı sıcak gaz formlarından oluşan bir küre meydana gelir ve bu ateş topu olarak adlandırılır. Ateş topu içine çekilen taş, toprak ve maden parçacıkları ateş topu içindeki sıcaklık, su buharı ve radyasyon etkileri ile radyoaktif hale gelerek radyoaktif bir bulut oluşturur. Bu bulut meteorolojik şartlar ile belli bir istikamette ilerlerken bulut içerisindeki radyoaktif parçacıkların yağmur ve kar gibi yeryüzüne düşmesi olayına serpinti denir. Bu radyoaktif parçacıkların düştüğü alanlarda radyolojik kirlenme meydana gelir. Bulut içindeki en hafif parçacıkların düşmesi günler ve haftalar alır. Bulut ilerledikçe birçok alanda kirlenme meydana gelir. Serpinti sadece nükleer patlamalarla değil, aynı zamanda nükleer güç reaktörlerinde meydana gelen kaza veya sabotajlar ile de oluşabilir.

Sovyetler Birliği tarafından 30 Ekim 1961’de Arktik Okyanusunda Novaya Zemlya adasının üstünde patlatılan 50 Megaton kudretindeki termonükleer bomba, günümüze kadar infilak eden en büyük kudrete sahip olan nükleer bombadır. Çar Bombası veya Büyük İvan olarak da isimlendirilen bu nükleer silah Hiroşima’da patlatılan “Little Boy”dan yaklaşık 1400 kat daha güçlüdür.

50 Megatonluk Çar Bombasının bir büyük şehrin merkezinde yüzeyde patlatıldığını farzedersek, patlama noktası merkez olacak şekilde yaklaşık 5 km çapındaki alanda ne varsa ateş topunun içine çekilip bir anda imha olacaktır, yaklaşık 35 km çapındaki alanda bulunan yapıların çoğu yıkılacaktır ve 50 km uzaklıktaki insanlarda bile üçüncü derece yanıklar oluşabilecektir. (Hesaplama; https://nuclearsecrecy.com/nukemap/ internet sitesinde yapılmıştır. Siz de bu web sayfasında herhangi bir yerde bir nükleer patlama simüle edebilirsiniz.)

1983’te Carl Sagan nükleer savaşın ardından gelecek olan soğuğun, karanlığın, radyoaktivitenin, pirotoksinlerin ve ultraviyole ışığın gezegendeki hayatta kalan her kişiyi tehlikeye atacağını ve dünya stratejik cephaneliklerinin sadece küçük bir kısmını içeren bazı senaryolarda dahi nükleer bir savaşın insanlığın neslinin tükenmesi konusunda gerçek bir tehlike olduğunu uyarmıştır. Günümüzde nükleer silahlar eskiye oranla çok daha kolay bir şekilde tehdit unsuru olarak söylenmektedir. Umarım akl-ı selim galip gelir ve 1985 yılında Birleşik Devletler Başkanı Ronald Reagan ve Sovyet Lider Mikhail Gorbachev’un birlikte ortaya koydukları “Nükleer savaş hiçbir zaman kazanılamaz ve asla savaşılmamalıdır” anlayışı temel esas alınır ve hangi gerekçe ile olursa olsun vazgeçilmez olarak kabül edilir.

 

 

Life on Earth, E.O. Wilson, Apple Books.

Donya M, Radford M, ElGuindy A, Firmin D, Yacoub MH. Radiation in medicine:, risks and aspirations, Global Cardiology Science and Practice 2014:57

ATP-45(D) Warning And Reporting And Hazard Prediction Of CBRN Incidents

www.iaea.org

The Politics of Nuclear Weapons, Andrew Futter, 2nd edition.

https://www.quora.com/Which-bomb-was-bigger-Fatman-or-Little-Boy


KBRN SİLAHLARI: RADYOLOJİK VE NÜKLEER SİLAHLAR