Nükleer enerjinin temeli atomların gücünü kontrol altına alıp bu gücü kullanmaya dayanır. Hem fizyon hem de füzyon atomlar aracılığıyla enerji oluşturmak için değiştirilmiş nükleer süreçlerdir, ancak ikisi arasındaki fark nedir? Basitçe söylemek gerekirse, fisyon bir atomun ikiye bölünmesidir. Füzyon ise iki hafif atomun nükleer reaksiyonlar sonucu birleşerek daha ağır bir atom oluşturmasıdır. Bu nedenle fisyon ve füzyon birbirinden çok farklı olan karşıt süreçlerdir. Fisyon’ nun kelime anlamı “parçaların ayrılması ya da yarılması” dır(Merriam-Webster Online, http://www.m-w.com). Nükleer fisyon’ da atomlar yarılarak ısı enerjisi açığa çıkarırlar. Bir çekirdek bölünmesi gerçekleştirmek için mümkün olan bu şaşırtıcı keşif Albert Einstein’ nın kütlenin enerjiye dönüştürülebileceği öngörüsüne dayanır. 1939 yılında bilim insanları deneyler yapmaya başladı ve bir yıl sonra ilk nükleer reaktör Enrico Fermi’ nin yürüttüğü bir proje sonucunda Amerika Birleşik Devletleri’ nin Chicago, Illinois kentinde kuruldu.
Kararsız izotoplar (proton sayıları aynı ancak nötron sayıları farklı atomlar) çok hızlı parçacıklar (çoğunlukla nötronlar) tarafından bombardımana tutulduğunda nükleer fisyon gerçekleşir. Bu nötronlar hızlandırılır ve daha sonra karasız izotopa çarparak fisyon’ a neden olur veya daha küçük parçacıklara ayrılırlar. Bu işlem boyunca nötron hızlandırılıp hedef çekirdeğe çarpar. Bu hedef çoğunlukla nükleer güç reaktöründeki Uranyum-235’ dir. İşlem sonucunda hedef çekirdek bölünüp, üç tane yüksek hızlı nötrona ve daha küçük iki izotopa (fisyon ürünleri) ayrılır ve çok miktarda da enerji açığa çıkarır. Bu ortaya çıkan enerji daha sonra nükleer reaktörde su ısıtmak için kullanılır ve sonuç olarak elektrik üretir. Reaksiyon sonucu ortaya çıkan yüksek hızlı elektronlar diğer fisyon reaksiyonları veya zincir reaksiyonları başlatan mermiler haline gelir.
Füzyon’ nun kelime anlamı “bir bütün olan ayrı parçaların birleşmesi” dir. Nükleer füzyon “atomik çekirdeklerin birleşerek daha ağır çekirdekler oluşturması sonucu çok büyük miktarda enerjinin serbest bırakılması” olarak tanımlanır (Merriam-Webster Online, http://www.m-v.com). Son derece büyük basınç ve sıcaklık altında düşük kütleli izotopların, tipik olarak hidrojen izotopları, birleşmesiyle füzyon olayı meydana gelir. Füzyon güneşte ortaya çıkan enerjinin kaynağıdır. Trityum ve döteryum atomları (hidrojenin izotopları: hidrojen-3 ve hidrojen-2) bir helyum izotopu ve bir nötron oluşturmak için çok yüksek basınç ve sıcaklık altında birleşirler. Bununla yanısıra, muazzam miktarda enerji açığa çıkar.
Bilim insanları elektrik üretiminde kullanılacak bir füzyon reaktörü yapmak için nükleer füzyon kontrolü üzerine çalışmalarına devam etmektedirler. Füzyon neredeyse sınırsız yakıt imkanı sağladığı ve fisyon’ dan daha az radyoaktif malzeme oluşturduğu için bazı bilim insanları bu tür bir güç kaynağının çok iyi imkanlar doğuracağına inanıyor. Ancak, bulunduğu alanda reaksiyonun nasıl kontrol edilebileceğini anlama zorluklarından dolayı füzyon reaktörü gelişimi ağır ilerlemektedir.
Hem fisyon hem de füzyon enerji üreten nükleer reaktörlerdir ancak uygulamalar aynı değildir. Fisyon ağır, kararsız bir çekirdeğin daha hafif iki çekirdeğe parçalanmasıdır ve füzyon ise iki hafif çekirdeğin birleşip büyük miktarda enerji açığa çıkardığı bir süreçtir. Fisyon kontrol edilebildiği için nükleer enerji reaktörlerinde kullanılırken ,füzyon reaksiyonun kontrolü kolay olmadığından ve ayrıca bir füzyon reaktörü için gerekli koşulları oluşturmak çok maliyetli olduğundan dolayı enerji üretmek için kullanılmaz. Araştırmacılar füzyonun gücünü daha iyi ve güvenli şekilde kullanmak için yeni yollar aramaya devam ediyor ancak araştırmalar deneysel aşamalardadır. Bu işlemler birbirinden farklı iki süreç olmasına rağmen geçmişte, şu anda ve gelecekte enerji oluşturmak için önemli bir role sahiptirler.
Kaynaklar: http://nuclear.duke-energy.com/2013/01/30/fission-vs-fusion-whats-the-difference/
