1. NÜKLEER KİMYA
İbrahim BULDUK

2. Fisyon (Çekirdek
Parçalanması):
 bir nötronun, uranyum gibi ağır
bir element atomunun çekirdeğine çarparak
yutulması, bunun sonucunda bu atomun
kararsız hale gelerek daha küçük iki veya
daha fazla farklı çekirdeğe bölünmesi
reaksiyonudur. Dolayısıyla Fisyon, bir çekirdek
tepkimesidir.
 Parçalanma sonucunda ortaya çıkan atomlara
fisyon ürünleri denir. Bunların bazıları
radyoaktiftir. Bir nötron yutulması ile başlayan
fisyon tepkimesi sonucunda, büyük miktarda

3. Fisyon (Çekirdek
Parçalanması):
 Çekirdek tepkimeleri sonucunda açığa çıkan
enerji, kimyasal tepkimelere göre yaklaşık bir
milyon kat düzeyinde daha fazladır.
 Fisyon reaksiyonlarında radyoaktif elementler
kullanılır. Reaksiyon sonucunda kararsız
çekirdekler ve nötron oluşur. Oluşan nötronların
her biri yeni bir uranyum atomu ile tepkimeye
girer. Bu olay zincirleme olarak devam eder.
 Fisyon reaksiyonları kontrollü olarak
gerçekleştirilmelidir. Eğer reaksiyonlar kontrol
altına alınmazsa açığa çıkan enerji büyük bir
patlama oluşturur. Buna nükleer bomba ya da
atom bombası denir. Bu olayda büyük miktarda

4. Fisyon (Çekirdek
Parçalanması):
 Zincirleme Reaksiyon: Fisyon sonucunda ortaya
çıkan nötronların, ortamda bulunan diğer fisyon
yapabilen atom çekirdekleri tarafından yutularak,
onları da aynı reaksiyona sokması ve bunun
ardışık olarak tekrarlanmasıdır.
 Kontrolsüz bir zincirleme reaksiyon, çok çok kısa
bir süre içinde çok büyük bir enerjinin ortaya
çıkmasına neden olur. Atom bombasının
patlaması bu şekildedir. Bölünme tepkimeleri
atom bombalarının yapımında ve nükleer
santrallerde enerji üretiminde kullanılır.

5. Fisyon (Çekirdek
Parçalanması):
1
0 n + 235 U
92
236
92 U 91
36 Kr + 142 Ba + 31 n + energy
56 0

6. Fisyon (Çekirdek
Parçalanması):

7. Fisyon Örnek
Aşağıdaki Nükleer Fisyon reaksiyonunu
denkleştiriniz.
1 235 137 1
0 n + 92 U 52 Te + ? + 2 n + energy
0

8. Çözüm
1 235 137 97 1
0 n + 92 U 52 Te + 40 Zr + 2 n + energy
0

9. Fisyon (Çekirdek
Parçalanması):
Örneğin Uranyum-235 nötron bombardımanına
tutulur. Bombardımanda Uranyum mevcut
nötronlarından birini kaybetse bile kararsız bir hal
alır ve bu tepkime zincirleme reaksiyona girerek
madde kendini parçalar. Ardından Baryum-142 ve
Kripton-91'e dönüşür. Bununla birlikte üç nötron
salar ve yüksek miktarda Gama Işıması yapar. Bu
yaklaşık 25.000 ton kömürün enerjisine eşittir.
1
0 n + 235 U 236 U
92 92
91
36 Kr + 142 Ba + 31 n + energy
56 0

10. Fisyon (Çekirdek
Parçalanması):
 Fisyon tepkimesinde açığa çıkan nötronlar
ortamdan uzaklaştırılmazsa tepkime zincirleme
devam eder.
 Fisyon tepkimeleri için bir ilk enerjiye
(Aktiflenme Enerjisi) ihtiyaç vardır.

11. Fisyon Prosesi
Bir nötron Uranyum-235 çekirdeğine doğru yüksek
hızla ilerler.
1 235
0 n 92U

12. Fisyon Prosesi
Bir nötron Uranyum-235 çekirdeğine doğru yüksek
hızla ilerler.
1 235
0 n 92U

13. Fisyon Prosesi
Bir nötron Uranyum-235 çekirdeğine doğru yüksek
hızla ilerler.
1 235
0 n 92U

14. Fisyon Prosesi
Nötron çekirdeğe çarpar
1 235
0 n 92U

15. Fisyon Prosesi
Çekirdek bir nötron yakaladığı için Uranyum-235
ten Uranyum-236 ya dönüşür.
236
92U

16. Fisyon Prosesi
Oluşan Uranyum-236 çekirdeği çok kararsızdır.
Kısa sürede uzamış bir şekline dönüşür.

17. Fisyon Prosesi
Oluşan Uranyum-236 çekirdeği çok kararsızdır.
Kısa sürede uzamış bir şekline dönüşür.

18. Fisyon Prosesi
Oluşan Uranyum-236 çekirdeği çok kararsızdır.
Kısa sürede uzamış bir şekline dönüşür.

19. Fisyon Prosesi
O daha sonra 2 fisyon fragmanına bölünür ve
nötronlar yayar.
1
0 n
141
56Ba
1
0 n
92
36Kr
1
0 n

20. Fisyon Prosesi
O daha sonra 2 fisyon fragmanına bölünür ve
nötronlar yayar.
1
0 n
141
56Ba
1
0 n
92
36Kr
1
0 n

21. Fisyon Prosesi
O daha sonra 2 fisyon fragmanına bölünür ve
nötronlar yayar.
1
0 n
141
56Ba
1
0 n
92
36Kr
1
0 n

22. Fisyon Prosesi
O daha sonra 2 fisyon fragmanına bölünür ve
nötronlar yayar. 1
0n
141
56Ba
1
0 n
92
36Kr
1

23. Nükleer Fisyon Örnekleri
235 1 141 92 1
92
U + 0n 56
Ba + 36Kr + 30n
235 1 138 96 1
92
U + 0n 55
Cs + 37Rb+ 20n

24. Fisyon Enerjisi
Hem fisyon parçaları hem de nötronlar yüksek
hızla hareket ederler.
Fisyon ürünlerinin kinetik enerjisi bombardıman
edilen nötron ve hedef atomunkinden çok daha
büyüktür.
Fisyondan önceki EK << Fisyondan sonraki EK
Fisyon reaksiyonunun bir sonucu olarak Enerji salıverili

25. Fisyon Enerjisi
235 1 138 96 1
92
U + 0n 55
Cs + 37Rb+ 20n
Element Atom Kütlesi (kg)
235 U 3.9014 x 10-25
92
138 Cs 2.2895 x 10-25
55
96 1.5925 x 10-25
37Rb
1 1.6750 x 10-27
0n

26. Fisyon Enerjisi
Fisyon olmadan önce ve sonra toplam kütleyi hesaplayın
Fisyondan önce toplam kütle:
3.9014 x 10-25 + 1.6750 x 10-27 = 3.91815 x 10-25 kg
Fisyondan sonra toplam kütle:
2.2895 x 10-25 + 1.5925 x 10-25 + (2 x 1.6750 x 10-27) = 3.9155 x 10-25

27. Fisyon Enerjisi
Fisyondan önce Toplam Kütle 3.91815 x 10-25 kg
=
3.91550 x 10-25 kg
Fisyondan sonra Toplam Kütle =
Fisyondan önceki toplam kütle > Fisyondan sonraki

28. Fisyon Enerjisi
Kütle farkı, m = fisyondan önc toplam kütle – fisyondan sonr toplam
m = 3.91815 x 10-25 – 3.91550 x 10-25
m = 2.65 x 10-28 kg
Kütledeki bu azalma Enerji açığa çıkması ile sonuçla

29. Fisyon Enerjisi
Aşağıdaki denklem kullanılarak serbest bırakılan
enerji hesaplanabilir.
E = mc2 E
m c2
Burada:
E = Açığa çıkan enerji(J)
m = kütle farkı (kg)
c = vakumda ışık hızı (3 x 108 ms-1)

30. Fisyon Enerjisi
Aşağıdaki fisyon reaksiyonundan açığa çıkan
enerjiyi hesaplayınız:
235 1 138 96 1
92U + 0n 55Cs + 37Rb+ 20n
m = 2.65 x 10-28 kg E = mc2
c = 3 x 108 ms-1 E = 2.65 x 10-28 x (3 x 108)2
E=E E = 2.385 x 10-11 J

31. Fisyon Enerjisi
Bu fisyon reaksiyonundan açığa çıkan enerji çok
fazla görünmüyor.
Bu tek bir çekirdeğin fisyonundan üretilen
enerjidir.
Pek çok çekirdek fisyon reaksiyonuna maruz
kaldığı zaman pek çok miktarda enerji açığa
çıkar.

32. Fisyon Enerjisi
Her bir Uranyum-235 atomunun kütlesi 3.9014 x
10-25 kg dır.
1 kg Uranyum-235 içerisindeki atomların toplam
sayısı aşağıdaki gibi bulunabilir:
1 kg Uranyum-235 içindeki Atom Sayısı=1/3.9014 x
10-25
1 kg Uranyum-235 içindeki Atom Sayısı = 2.56 x 1024 ato

33. Fisyon Enerjisi
Bir Uranyum-235 atomu bir fisyon reaksiyonuna
maruz kalırsa 2.385 x 10-11 J enerji açığa çıkar, 1
kg Uranyum-235 fisyon reaksiyonuna maruz kalırsa
açığa çıkacak olan enerji aşağıdaki şekilde
hesaplanır:
Toplam Enerji = Fisyon başına Enerji x Atom
Sayısı
Toplam Enerji = 2.385 x 10-11 x 2.56 x 1024
Toplam Enerji = 6.1056 x 1013 J

34. Füzyon (Çekirdek
Birleşmesi):
 Nükleer füzyon, nükleer kaynaşma ya da
kısaca füzyon; iki hafif elementin nükleer
reaksiyonlar sonucu birleşerek daha ağır bir
element oluşturmasıdır. Çekirdek Tepkimesi
olarak da bilinen bu tepkimenin sonucunda
çok büyük miktarda enerji açığa çıkar.
 Bu işlemle oluşturulabilecek en ağır element
Demirdir. Reaksiyona giren çekirdekler atom
numarası 1 olan Hidrojen veya izotopları
Deuterium ve Tritium gibi düşük atom
numarasına ait elementlerde ortaya çok büyük
miktarda enerji çıkar.

35. Füzyon (Çekirdek
Birleşmesi):
 Nükleer füzyonun bu devasa enerji
potansiyelinden ilk olarak, 2. Dünya Savaşı’nı
takip eden yıllarda, Hidrojen Bombası olarak
da bilinen Termonükleer silahların üretiminde
istifade edilmiştir.
 Füzyon tepkimeleri Güneş'te her an doğal
olarak gerçekleşmektedir. Güneş'ten gelen ısı
ve ışık, Hidrojen çekirdeklerinin birleşerek
Helyuma dönüşmesi ve bu dönüşüm sırasında
kütle kaybı karşılığı enerjinin ortaya çıkması
sayesinde meydana gelmektedir.

36. Füzyon (Çekirdek
Birleşmesi):
 Hidrojen bombasının, Güneş’te gelişen
olayların ve Güneş enerjisinin temeli
kaynaşma (füzyon) tepkimeleridir.
 Kaynaşma tepkimelerinde açığa çıkan enerji,
bölünme tepkimelerinden daha büyüktür.

37. Faydalı füzyon reaksiyonları:
 D-T (döteryum-trityum) füzyon reaksiyonu
 D-D (döteryum-döteryum) füzyon reaksiyonu

38. Nükleer Füzyon
Nükleer füzyonda küçük atom kütleli iki çekirdek
büyük kütleli tek bir çekirdek oluşturmak üzere
birleşir.
2 3 4 1
1
H + 1H 2
He+0n +Energy

39. Füzyon Prosesi
2
1H
3
1H

40. Füzyon Prosesi
2
1H
3
1H

41. Füzyon Prosesi
2
1H
3
1H

42. Füzyon Prosesi
2
1H
3
1H

43. Füzyon Prosesi

44. Füzyon Prosesi

45. Füzyon Prosesi

46. Füzyon Prosesi

47. Füzyon Prosesi
1
0 n
4
2 He

48. Füzyon Prosesi
1
0 n
4
2 He

49. Füzyon Prosesi
1
0 n
4
2 He

50. Füzyon Prosesi
1
0 n
4
2 He

51. Füzyon Enerjisi
2 3 4 1
1
H + 1H 2
He+0n +Energy
Element Atom Kütlesi (kg)
2 3.345 x 10-27
1H
3 5.008 x 10-27
1H
4 6.647 x 10-27
2He
1 1.6750 x 10-27
0n

52. Füzyon Enerjisi
Aşağıdakileri hesaplayınız:
• Kütle farkı.
• Füzyon başına açığa çıkan enerji.

53. Füzyon Enerjisi
2 3 4 1
1
H + 1H 2
He+0n +Energy
Füzyondan önceki Toplam Kütle:
3.345 x 10-27 + 5.008 x 10-27 = 8.353 x 10-27 kg
Füzyondan sonraki Toplam Kütle:
6.647 x 10-27 + 1.675 x 10-27 = 8.322 x 10-27 kg

54. Füzyon Enerjisi
m = Füzyondan önc toplam kütle– füzyondan sonr toplam
m = 8.353 x 10-27 – 8.322 x 10-27
m = 3.1 x 10-29 kg

55. Füzyon Enerjisi
2 3 4 1
1
H + 1H 2
He+0n +Energy
m = 3.1 x 10-29 kg E = mc2
c = 3 x 108 ms-1 E = 3.1 x 10-29 x (3 x 108)2
E=E E = 2.79 x 10-12 J
Füzyon başına serbest bırakılan enerji 2.79 x 10-

56. Füzyon (Çekirdek
Birleşmesi):
 Füzyon (Çekirdek Birleşmesi): Hafif
radyoaktif
nin daha
ağır atom çekirdeklerini meydana getirmesi
olayıdır.
 Füzyon tepkimesinde ortaya çıkan
çok daha tür.
 bu gruba