Nükleer Fizik I Ders Notları

Ders kapsamında işlenen konular

1. Temel tanımlar

Bu bölümde nükleer fizik derslerinde kullanılacak temel bilgiler üzerinde durulmuştur. Element gösterimleri, proton, nötron ve elektron sayıları, izotop, izoton, izomer, izobar kavramlarından bahsedilmiştir. Atomik çapta ölçü birimleri, atomik kütle birimi (u, akb), madde-enerji bağıntısı kavramları anlatılmaktadır.

2. İyonize radyasyon doz soğurma ve aktivite birimleri

Bu bölümde nükleer fiziğin çalışma sahasında kullanılacak iyonize radyasyon doz soğurma ve aktivite birimleri anlatılmaktadır.

3. Radyoaktivite

İyonize radyasyonun özellikleri tartışılmıştır. Çekirdekler için nükleer kararlılık eğrisinden bahsedilerek, alfa, beta ve gama radyasyonları hakkında temel bilgiler verilmiştir.  

4. Radyoaktif bozunma kanunu

Bir radyoaktif çekirdeğin iyonize radyasyon yayarak bozunma prensipleri tartışılmıştır. Radyoaktif bozunma kanunu çıkartılarak aktiflik, ortalama ömür, yarı ömür ve parçalanma sabiti kavramları örnek problemler üzerinde çözümler yapılarak incelenmektedir.

5. Radyoaktif denge

Bu bölümde radyoaktif çekirdekler için denge şartları (kalıcı denge, geçici denge) incelenmiş,  radyoaktif çekirdeğin kalıcı dengeye ulaşma koşulları örnek problemler çözülerek tartışılmıştır.

6. Ardışık parçalanma kanunu

Ardışık parçalanmanın olduğu radyoaktif çekirdeklerdeki parçalanma kanunu ana-kız çekirdek yarı ömürlerine bağlı olarak incelenmiş ve parçalanma kanunları çıkarılmıştır. Konu hakkında örnek problemler çözülmüştür

7. Radyoaktif seriler

Doğal ve yapay radyoaktif seriler ve bozunma kanunları örnek problemler çözülerek incelenmiştir.

8. Nükleer reaksiyonlar  

Hedef çekirdeğe gönderilen bir parçacık sonrası oluşan ürün çekirdek ve çıkan parçacık fiziksel korunum yasaları (enerji, momentum, yük, korunum yasaları) kapsamında analiz edilerek nükleer reaksiyonlar incelenmiştir. Nükleer reaksiyonlara örnek problemler çözülerek bir nükleer reaksiyonun ekzotermik veya endotermik olma durumları analiz edilmiştir.

9. Kütle merkezi koordinat sisteminde nükleer reaksiyonlar

Kütle merkezi koordinat sisteminde nükleer reaksiyonlar fizik ve matematik prensiplerine göre ispat edilmiştir. Buna göre çıkan parçacıkların ve reaksiyonun enerjisi hesaplanmıştır.

10. Tesir kesiti

Herhangi bir kalınlıktaki hedefe gönderilen nötronların maddeyle etkileşmesi ispat edilerek tartışılmıştır. Nötron aktivasyon analizi ve prensipleri örnek problemler çözülerek incelenmiştir.

11. Nükleer yoğunluk ve Çekirdeklerin bağlanma enerjisi

Çekirdeğin yoğunluğunun yarıçapa bağlı değişimi ve sıvı damlası modeline göre deneysel bağlanma enerjisi elde edilmiştir. Proton ve nötron ayrılma enerjileri anlatılmıştır.

12. Alfa bozunması

Çekirdekten alfa parçacık salınımı prensipleri fizikte korunum yasalarına göre çıkarılmıştır. Alfa parçacığının oluşturmuş olduğu spektrumdan ve menzili hakkında bilgiler verilmiştir. Alfa bozunum teorisi kuantum mekaniksel olarak incelenmiştir.

13. Beta bozunması

Çekirdekten beta, pozitron parçacık salınımı ve elektron yakalama prensipleri fizikte korunum yasalarına göre çıkarılmıştır. Beta parçacıklarının spektrumundan bahsedilmiştir.

14. Gama bozunması

Çekirdekten gama radyasyonu salınımı prensipleri fizikte korunum yasalarına göre çıkarılmıştır.

15. Yüklü parçacıkların maddeyle etkileşimi

Yüklü parçacıkların maddeyle etkileşimi sırasında gerçekleşen fiziksel olaylar ispatlar yapılacak çıkarılmıştır.

16. Yüksek enerjili fotonların maddeyle etkileşimi

Yüksek enerjili fotonların maddeyle etkileşimi sırasında gerçekleşen fiziksel olaylar (fotoelektrik olay, Compton Olayı, Çift oluşum ve Rayleigh saçılması) ispatlar yapılacak çıkarılmıştır.

17. Nükleer fisyon ve füzyon

İlk fisyon ve füzyon reaksiyonları hakkında bilgiler verilerek, fisyon ve füzyon reaksiyonları sonucu açığa çıkan enerjiler hesaplanmış ve fisyon reaksiyonları için kritik kütleden bahsedilmiştir.

18. Nükleer enerji ve nükleer santraller

Nükleer enerji ile elektrik enerjisi üretimi ve nükleer santrallerin çalışma prensipleri konularında temel bilgiler verilmiştir. Elektrik üretiminde nükleer enerjinin diğer enerji üretme yöntemlerine göre konumu tartışılmıştır. Konu hakkında örnek problemler çözülerek nükleer enerjinin kullanımı sırasında ortaya çıkan enerji hesaplanmıştır. Diğer elektrik enerjisi üretme teknikleriyle elde edilen enerji verimi karşılaştırmalı olarak tartışılarak avantaj ve dezavantajları incelenmiştir.