NÜKLEER REAKTÖRLER; Alm. Atomre- aktor (m), Fr. Réacteur (m) nükléaire, İng. Nuclear reactor. Fen sahalarında, faydalı işlerde kullanılan ve ayarlaması mümkün zincirleme inşikaklar (yarılmalar) yapılmasına yarayan atom cihazı. Nükleer reaktör içinde, saf uranyum 235 kullanılmamaktadır. Süratleri rezonans enerjisine düşen nötronlardan, kâfi miktarının, uranyum 238 tarafından yakalanması önlenir. Kurtarılan bu nötronların hızı, daha azalıp, termik nötron olunca, inşikak (yarılma) yaparlar. Bunu başarmak için, tabiî uranyum parçası içine, nötron yakalamıyan çekirdekli atomlardan yapılmış maddeler karıştırılır. Bu maddelere (modaratör) denir ki, nâzım (tanzim edici) demektir. Süratle saçılan nötronlar, nâzım madde çekirdeklerine çarparak, enerjileri azalır. Tabii uranyum içine, nâzım madde konmazsa, zincirleme inşikak elde edilemez. Nâzım (düzenli) olarak, atom ağırlığı az olan maddeler kullanılır. Çünkü, bir nötron, büyük çekirdeğe çarpınca, sürati hemen değişmeden, ayrılır. Çok küçük çekirdeğe, meselâ bir protona (yâni hidrojen atomunun çekirdeğine) çarparsa, birkaç çarpmada, bütün enerjisini kaybedebilir. Bugün nâzım madde olarak, saf grafit hâlinde, karbon yâni saf kömür kullanılmaktadır. İkinci derecede, döteryum ismi verilen ve hidrojen gazının bir izotopu olan madde kullanılır. Döteryum maddesi, ağır su ismindeki bileşiği hâlinde kullanılmaktadır. Hidrojenin çekirdeğinde, yalnız bir proton bulunduğu hâlde döteryum atomu çekirdeğinde bir proton ve bir nötron vardır. Yâni atom ağırlığı ikidir. Ağır su, grafitten daha elverişliyse de, elde edilmesi pek pahalıdır. Tabiî uranyum yerine, Uranyum 235’i çoğaltılmış uranyum kullanılırsa, nâzım olarak âdi; bildiğimiz su da kullanılabilir. İçerisinde uygun bir şekilde yerleştirilmiş, nâzım madde ile uranyum bulunan âlete (pil) denir. Bir reaktörde hâsıl olan nötronların hepsi, inşikak için kullanılmaz. Aksi hâlde, infilak olur. Yâni, bomba olur. Nötronların, bir inşikakta meydana gelip, yeni bir inşikak yapıncaya kadar geçen zaman, bir sâniyenin binde biri kadardır. Reaktörlerde, inşikaka sebep olacak nötron miktarım tanzim etmek çok mühimdir. Bu miktar az olursa âlet çalışmaz. Fazla olursa, infilâk hâsıl olur. Reaktörler çalışırken ısınır. Isınınca nötronların sürati artar ve reaktördeki maddeler de bozulur. Reaktörlerde soğutma tertibâtı çok mühimdir. Soğutma, ağır su veya ergimiş sodyum mâdeni veya uygun gaz (karbondioksit veya hidrojen veya helyum) akımı ile yapılır. Soğutma tertibatı ile işlemeyen reaktör, bozulur, çalışmaz. Soğutma tertibatı olunca atom bombası hâline dönmek tehlikesi olmaz. Reaktörde uranyum 235 bitince, yenilemek lâzımdır. Bugün, reaktörlerde uranyum 238 izotopu da, nötron çarparak, plutonyum hâline çevrilip, bu inşikak ettirilir. Böylece, reaktör uranyum ile çok zaman çalışır.
Amerika’da W ashington yakınlarında bir nükleer reaktör.
Bugün reaktörler, toryum 232 elemanı (elementi) ile de çalıştırılmaktadır. Bu maddenin atom çekirdeği, bir nötron alarak, toryum 233 şekline döner. Bu izotop toryum ise, radyoaktif olup, iki kerre beta şuası (ışını) verdikten sonra, uranyum 233 hâline dönüyor ki, uranyumun bu izotopu da inşikak edebilmektedir. Reaktörlerde hâsıl olan radyoaktif maddelerin bâzısı gaz hâlindedir. Bu maddeler ve inşikaklar- da hâsıl olan gamma şuaları (ışınları), insan, hayvan ve nebâtlar için, çok zararlıdır. Bunları sız- dırmıyacak şekilde, her reaktörü, mâden örtü ile sıkı örtmek ve betonarme içine almak lâzımdır. Ekseriya dörtte üçü toprağa gömülür. Etrafta, zararlı maddeleri haber verecek hassas âletler bulundurulur. İşçilerini, doktorlar sık sık muâyene eder. Atom sanayiinde çalışanların ölüm miktârı, diğer yerlerde çalışanlardan fazla değildir. Uranyum bir mâden olup, arz (yer) kabuğunda, meselâ, bakırdan az değildir. Fakat, yer yüzünde çok yayılmış olduğundan, bir ton kayada, bir kilo veya birkaç gram bulunur. Bunun için, elde etmesi güç ve pahalıdır. Bir tonda on kilo bulunan filizine nâdir rastlanmaktadır. Afrika’nın ortasındaki Nijer topraklarında ve Kerala’da çok bulunmaktadır. Plutonyum, reaktör uranyum 238’den meydana gelen bir mâdendir. Çok zehirli olup, miligramın binde yedi miktarı insanı öldürür. Çok dikkatli ve gizli usûllerle serbest hâlde elde edilmektedir. Toryum mâdeni tabîatte mevcuttur ve miktarı, uranyumdan dört defâ fazladır. Reaktörlerde kullanılan grafit, sun’î olarak Acheson usûlü ile elde edilmektedir. Bunun için kok tozu ile petrol hamur yapılıp, tedricen 800°C’ye kadar ısıtılır. Sonra elektrik fırınında 2800°C’de grafit hâlinde billurlaşır (kristalleşir). Ağır su, âdi sudan daha az nötron yakalar. Termik nötron sürati saniyede 2500 metre olup, ağır suda, on sekiz bin kerre çarptıktan sonra tutulur. Böylece, tutuluncaya kadar 365 metre yol hareket etmiş olur. Âdi su içinde bir nötron, hidrojen çekirdeği tarafından tutularak döteryum hâsıl oluncaya kadar, ancak 17 santimetre hareket eder. Muhtelif memleketlerde, reaktörlerle elde edilen atom enerjisinden, elektrik fabrikaları çalıştırılmaktadır. İngiltere, Fransa gibi memleketlerde birçok atom merkezi vardır. Amerika’da, uçakla taşınabilen merkezler hazırlanmaktadır. Türkiye’de İstanbul’un Küçükçekmece tarafında kurulan reaktör, (1963)’te çalışmaya başlamış bulunmaktadır.
Nükleer reaktörlerde yakıt yürek kısmında bulunur. Soğutma pompalama ile olur. Kontrol çubukları fazla nötronları yutarak reaksiyonu kontrol altında tutarlar. Otomatik sistemler aşağı ve yukarı doğru hareket ederler. Daha çok kadmiyum, hafniyum, gadoliniyum ve evroplium gibi maddelerden yapılırlar.
Bugün bütün milletler uranyum reaktörü yapıp işletmek, bu sûrette bol enerji, kuvvet kaynağı elde etmek için çalışmaktadır. Kömür ve benzin ocakları gibi, reaktörler de, harâret hâsıl edip, buhar kazanını kaynatarak elektrik yapan dinamoları döndürür. Böyle reaktör ilk olarak Amerika’da 1951’de işletildi ve 150 kilowatt kudretinde (gücünde) idi. Sonra, reaktörle işleyen denizaltı da yapıldı. Bugün Amerika’da, atom enerjisiyle çalışan gemiler, trenler, tanklar ve uçaklar yapmak için çalışılmaktadır. 195 8 ‘in son aylarında İngiltere’de 100.000 Kw.’lik reaktör çalıştırılmağa başlandı. Rusya’da ilk reaktör 1954’te çalıştırıldı ve 5.000 Kw.’lıktı. Pakistan da, yabancı milletlerin yardımı olmadan yaptığı reaktörü, 1962’de işletmeğe başladı. Uranyumla işliyen bir reaktör, uranyumdan 1 0 . 0 0 0 defâ daha fazla kömür kadar enerji vermektedir. Breeders kullanılarak bu enerji yüz misli artmıştır. Breederslerde uranyum 233 ve plutonyum kullanılmaktadır. Uranyum reaktörü ile 800°C’den az sıcaklık elde edilmelidir. Çünkü, uranyum mâdeni 1100°C’de erir ve 660°C’de hacmi değişerek, koruma için
örtülen kısımlar çatlar. Daha yüksek sıcaklık elde etmek için, uranyum bileşikleri kullanılır. Nükleer enerjiyle çalışan ilk yolcu gemisi (Sa- vannah) 1965’te işletilmeye başlandı. Bu gemi, on bin ton yükle, Atlantiği yedi günde geçmektedir. Hızı saatte 38 kilometredir. Bu gemi, üç buçuk senede elli sekiz kilo Uranyum 235 kullanarak bütün yerküresini dolaşabilir. Başka gemilerde bu işi yapmak için, yüzbinlerce ton akaryakıt lâzımdır. Fakat geminin yapılması çok pahalıya mâl olmuştur. Atom enerjisiyle çalışan Nautilus denizaltı gemisi, 1957’de kuzey kutbunun buzlan altından geçti. Triton adındaki denizaltı gemisi de, 1960’ta seksen üç gün su yüzüne çıkmadan dünyâyı dolaştı. Polaris tipindeki denizaltıların onuncusu olan (Thomas Jafferson) gemisi, 1963 yılı başında Amerikan Deniz Kuvvetlerine katıldı. Güney kutupta çalıştırılan bir Amerikan reaktörü, 1500 kilowattlık elektrik enerjisi gücünde olup, bir metre boyunda, altmış cm çapındaki çekirdeği, üç yılda bir değiştirilmektedir. Bu enerji ile, ısı ihtiyacı da temin edilmektedir.
Nükleer reaktörler, kullanılış maksadına göre; güç reaktörleri, breeder (üretme) reaktörleri, test reaktörleri, hem üretme hem güç reaktörleri diye, kullanılan nötron akışına göre; yakıtına göre; katı yakıtlı, sıvı yakıtlı reaktörler diye, yakıt yükleme şekline göre; heterojen, homojen reaktörler diye, moderatör tipine göre ve soğutma sistemine göre isimlendirilirler. Diğer enerji kaynaklarının tükenişi endişesi bütün dünyâyı nükleer santrallar kurmağa itmiştir. Nükleer enerjiden, mâden yataklarının ortaya çıkarılışında, yol ve kanal açma gibi işlerde de faydalanılmaktadır. Nükleer enerji silah sanâyiinde de kullanılmaktadır