Nükleer enerji
atomun çekirdeğinden elde edilen enerji türü
Nükleer enerji, atom çekirdeğinin parçalanması ya da birleşmesiyle ortaya çıkan bir enerji biçimidir ve Albert Einstein’ın E=mc² denklemiyle kütlenin enerjiye dönüşümünü açıklar. Çekirdeğin bu süreçteki hareketlerini yöneten nükleer kuvvetler, enerjinin serbest kalmasını sağlar; bu enerjiyi kontrollü bir şekilde elde etmek ve kullanılabilir hale getirmek için ise nükleer reaktörler devreye girer.
Enerjinin temel kaynakları üç farklı nükleer reaksiyondur: füzyon, iki hafif atomun birleşerek daha ağır bir çekirdek oluşturması; fisyon, ağır bir çekirdeğin nötron darbeleriyle kırılarak daha hafif çekirdeklere bölünmesi; ve yarılanma, çekirdeğin parçalanarak daha kararlı bir hâle gelmesi. Fisyon genellikle ağır radyoaktif elementlerin nötron bombardımanı sonucu gerçekleşirken, füzyon ise hafif elementlerin yüksek sıcaklık ve basınç altında birleşmesiyle ortaya çıkar. Füzyon tepkimeleri, fisyon tepkimelerinden daha fazla enerji üretir; Güneş’te gerçekleşen füzyon ve nükleer santrallerde kullanılan fisyon buna örnek gösterilebilir.
Nükleer enerji ilk kez 1896’da Fransız fizikçi Henri Becquerel’in uranyumun karanlıkta yayımladığı radyoaktif ışınları fark etmesiyle keşfedildi. Bugün bir nükleer santral çalıştırmak için zenginleştirilmiş uranyuma ihtiyaç duyulur; bu uranyum, yüksek hızlı nötronlarla çarpıştığında kararsız hâle geçer ve zincirleme bir fisyon reaksiyonu başlatır. Ortaya çıkan nötronlar diğer uranyum çekirdeklerine çarpar ve kontrol edilmediği takdirde büyük miktarda enerji serbest bırakılır. Reaktörlerde bu zinciri dengelemek için fazladan nötronları yakalayan ve tepkimeyi yavaşlatan sistemler bulunur.
Fisyon sonucunda açığa çıkan ısı, suyu buhara dönüştürerek türbinleri döndürür; türbinler jeneratöre bağlanarak elektrik üretir. Kullanılan buhar, enerji üretildikten sonra yoğunlaştırıcıda soğutularak tekrar su hâline getirilir ve aynı döngü içinde yeniden ısıtılır. Böylece kontrollü bir enerji akışı sağlanır.