Uranyum, nükleer enerji ve atom bombası için kullanılan radyoaktif bir elementtir. Tabiatta saf uranyum bulunmaz, muhtelif elementler uranyum kapsar.
Uranyum, nükleer enerjinin hammaddesidir, nükleer santrallerin yakıtı olan radyoaktif bir kimyevi elementtir. Bu sebeple diğer madenler gibi basitçe elde edilemez, satılamaz. Nakliyesi çok sıkı kaidelere tabidir. Kullanımı bazı beynelmilel uyuşmaları gerektirir. Beynelmilel teftiş kuruluşlarının teftiş ve himayesine tabidir. Enerji kaynaklarının eksilmesi sebebiyle nükleer enerjiye yönelim çoğalıyor. Bu sebeple uranyuma arz da giderek çoğalıyor. Uranyum nükleer silah ve savaş tehdidi olarak kullanılmadığı sürece insanlara yararlı olan bir elementtir. Ancak uranyumdan üretilen nükleer silahlar dünyayı düşündüren ehemmiyetli bir mesele haline gelmiştir.
Erişilmesi güç, pahalı ve riskli bir maden olan uranyumun kimyevi özellikleri de hayli fazla… Uranyumun özelliklerine göz atalım:
Sembolü “U” olan uranyumun atom numarası 92, atom ağırlığı 238’dir ve bu ağırlık elementler arasındaki azami atom ağırlığıdır
Periyodik tablonun “III-B” grubunda yer alır, aktinitler serisindedir
Uranyum atomlarının çekirdeklerinde 92 proton bulunur
Uranyum mineralleri; uraninit, autinit, tobernit, koffinittir. Bu mineraller işlenebilir ölçüde uranyum kapsar
Saf uranyum, halojenlerin termal bozunması ile elde edilir
Uranyum ve nötronla daha hafif elementler elde edilebilir
180 derecede ergir, 1132 derecede erir, 3818 derecede kaynar
Atomsal dağılınma halinde radyumu verir
Demir görünüşündedir, gümüş beyazı, sert bir metaldir
Oda sıcaklığında metalik gri renginde ve katıdır, sırçaya katıldığında yeşil-sarı bir renk verir
Kurşundan yüzde 65 daha yoğun, çelikten yumuşaktır
Tabiattaki izotopları radyoaktiftir, Alfa ışıması yaparlar ve U-238, U-235, U234 şeklindedir
Suni izotoplarından 227-240 arasındakilerden U-237, U-239 ve U-240 numaralı izotoplar Beta ışıması yapar, öbürleri Alfa ışıması yapar
U-238 izotopu natürel uranyum bozunma sırasının ana elementidir
U-235 izotopundan aktinyum bozunma sırası doğar
Uranyum tabiatta serbest olarak bulunmaz, muhtelif elementler uranyum minerallerini alana getirir
Uranyum izotopları arasında en ehemmiyetli izotop “U-235” numaralı izotoptur. Bunun sebebi şudur; nükleer enerji, U-235 izotopları ayrıştırılarak üretilebilir. U-235 izotopu basmakalıp sıcaklıktaki nötronlar tarafından bombardıman edildiğinde basitlikle bölünebilir. Bu özelliği sebebiyle U-235 izotopu nükleer santrallerde nükleer enerji imalinde kullanılır. Tabiattaki uranyumlardan yüzde 99’unu U-238 oluşturur. U-235’in tabiattaki oranı yüzde 0,72 etrafında iken, U-234 tabiatta takribî yüzde 0,006 oranında bulunur.
Uranyumun Tarihi
Uranyum, aynı zamanda zirkonyumun da kâşifi olan ve titanyuma ismini veren Alman kimyacı Martin Heinrich Klaproth tarafından 1789 senesinde keşfedilmiştir. Fransalı kimyacı Eugene-Melchior Peligot tarafından da 1841 senesinde izole edilen uranyumun radyoaktif özelliği 1896 senesinde Henri Becquerel tarafından keşfedildi. Fermi, Hahn ve Strassman tarafından 1934-1940 seneleri arasında muhtelif tepkinlere tabi yakalanarak bazı varyasyonları keşfedildi. 1942 senesinde Amerika Birleşik Devletleri’nde yapılan uranyum zenginleştirme çalışmalarında uranyuma nükleer zincir tepkini uygulandı. Uranyum zenginleştirme kuruluşlarında atom bombası, nükleer reaktörlerde de plüntonyum bombası üretildi.
Uranyum ve plüntonyumdan üretilen bombalar kitle yıkım silahı olarak ilk ve son kere Japonya’da İkinci Dünya Savaşı’nda kullanılmıştır. Japonya’nın mukavemetini kırmak için Amerika tarafından 6 Ağustos 1945 tarihinde Hiroşima’ya uranyum bombası, 9 Ağustos 1945 tarihinde de plüntonyum bombası atılmıştır. Bu hücumlarda 250 binin üzerinde insan yaşamını kaybetmiştir. Birçok insan hasta olmuş, sakatlanmış ve ışınım zehirlenmelerine maruz kalmıştır. Ayrıca bütün anlamıyla bir etraf felaketi yaşanmıştır.
Zenginleştirilmiş Uranyum ve Atom Bombası
En riskli ve ölümcül kitle yıkım silahı olan atom bombası veya uranyum bombası, insanları ve etrafı katleden, tesirleri senelerce süren bir bombadır. Dünyada hücum emeliyle kullanılan ilk atom bombasının ismi olan Little Brey, zenginleştirilmiş uranyum tekniği ile üretilmiş ve Hiroşima’yı yerle bir etmiştir.
Atom bombası üretmek için 2 değişik yöntem kullanılır. Uranyum zenginleştirilmesi ve plütonyumun ayrıştırılması yöntemleri ile atom bombası üretilebilir.
Uranyum elementi ve izotopu olan U-235’i yüksek oranda btemizleten atomlara “zenginleştirilmiş uranyum” ismi verilir. Zenginleştirilmiş uranyumun yüzde 72’si tabiattaki uranyumdan oluşur. Başka bir ifadeyle; natürel uranyumda yüzde 0,7 oranında U-235 izotopu bulunur. Natürel uranyumun çoğunluğunu tepkimeye girmeyen U-238 izotopu oluşturur. U-235 izotopu zenginleştirildiğinde yüzde 3-5 oranında zenginleştirilmiş uranyum olarak nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılabilir. Yüzde 20 oranında ise atom bombası üretiminde kullanılabilir. Ancak atom bombası için yüksek oranda uranyum ve patlayıcılara da gereksinim vardır. Zenginleştirilmiş uranyumun yüzde 90’ı nükleer bomba üretiminde, araştırmalarda ve deniz reaktörlerinde kullanılabilir.
Uranyum zenginleştirmede değişik yöntemler uygulanabiliyor. Uranyum zenginleştirmenin emeli U-235 atomlarının ölçüsünü artırmaktır. Zenginleştirme evresi genel hatları ile şöyledir; uranyumu silah olarak kullanabilmek için 1 kg uranyum lüzumludur. Bu ölçü de 1000 ton maden filizinden çıkabiliyor. Bu filizler özel bir aygıtta öğütülerek evvel toz haline sonra ‘sarı kek’ veya ‘sarı pasta’ ismi verilen konsantre bir maddeye dönüştürülüyor. Sarı pasta, gazlı santrifüj veya difüzyon yöntemleri ile zenginleştiriliyor. Daha sonra zenginleştirilmiş uranyum dökme tanklarla metale dönüştürülüyor. Nükleer reaktörler için yakıt plakaları halinde yüzde 20 oranında zenginleştirilmiş uranyum gerekiyor.
Günümüzde zenginleştirme tekniği olarak genellikle ‘santrifüjleme’ ismi verilen yöntem kullanılır. Bu yöntemde ağır U-238 atomlarının elde edilmesi için hafif U-235 atomları santrifüj merkezkaç sisteminin dış duvarlarına doğru itilir. Bu operasyon birçok kere yinelenir. Kademeli santrifüjleme denilen harekâtla bütün santrifüj sistemi aynı anda birçok kere aynı operasyon kullanılır. İzotopları ayırmak için standart santrifüj başka bir deyişle merkezkaç sisteminden değişik olarak hem ısı hem de merkezkaç yöntemlerini kullanan tekniğe ise Zippe Tekniği ismi verilir. Bu teknik, gelişmiş bir santrifüj tekniğidir.
Atom bombası yapmak için plütonyumun ayrıştırılması tekniği de ikinci bir yoldur. Nükleer santrallerde kullanılan ve uranyum kapsayan yakıt çubukları “Pu239” başka bir deyişle plütonyum elementi de kapsar. Oranı yüzde 0,6 etrafındadır. Zenginleştirme kuruluşlarında ayrıştırma harekâtı uygulanarak 8 kg plütonyum elde edilirse değişik bir atom bombası veya plütonyum bombası elde edilebilir. Plütonyumun ayrıştırılması harekâtından sonra da atom bombası üretilmesi için değişik mekanizmalar da üretmek gerekiyor.
Nükleer Savaş Tehdidi
Uranyum zenginleştirme, atom bombası üretme ve nükleer yakıt elde etme harekâtları çok büyük maliyetler, teknolojiler ve araştırmalar gerektiren operasyonlardır. Bu sebeple her ülke atom bombası üretecek efora sahip değildir. Dünyada; Amerika Birleşik Devletleri, Rusya, Fransa, Çin, İngiltere, Hindistan, Pakistan, Kuzey Kore, Güney Afrika ve İsrail’in toplam 7000-7500 etrafında nükleer silahı olduğu hipotez edilmektedir. Bu ülkeler arasında nükleer bir savaş çıkması halinde ne kadar çok insanın katledileceğini hipotez etmek gerçekten güç. Bugüne kadar yalnızca Amerika tarafından Japonlara karşı kullanılan nükleer silahlar, günümüzde devletler arasında tehdit unsuru olarak kullanılmaktadır.
Tabiatta bulunan uranyum ölçüyü çok az olduğu için insan sıhhatini tehdit edecek boyutta değildir. Ancak uranyum madenlerindeki tonlarca filizden üretilen ve zenginleştirilen uranyum günümüzde yalnızca nükleer enerji üretmek için kullanılmaktadır. Nükleer enerji her ne kadar diğer natürel enerji kaynaklarına seçenek olsa da etrafa verdiği hasar da yadsınamayacak kadar fazladır.
Uranyum Rezervleri
Günümüzde genellikle kgı 80 dolara mülk olan görünür rezervlerden uranyum üretilmektedir. Dünya üzerinde görünür kaynaklarda 2,60 milyon ton uranyum olduğu hipotez edilmektedir. Türkiye’deki 5 yatakta takribî 10 bin ton görünür uranyum rezervi tespit edilmiştir. Ancak bu rezervlerdeki uranyum bedelleri son senelerdeki nükleer santral standartlarının altında kalmıştır.
Beynelmilel Atom Enerjisi Ajansı UAEA, 1957 senesinden bu yana atom enerjisinin dünya barışına, sıhhate ve refaha katkı sağlamak ve artırmak için muhtelif faaliyetler yürütüyor. Türkiye de UAEA’nın kurucu azaları arasında yer alıyor.