Marketten Satın Alabileceğiniz İnsan Yapımı Tek Element: Amerikyum
Radyoaktivite, birçok insanı korkutan bir kavramdır. Bir şey radyoaktif ise çoğunlukla uzak durulması gereken zararlı bir şey izlenimine kapılırız. Fakat, bazı radyoaktif elementler hayatımızı kurtaracak kadar önemli olabilir. Periyodik tablodaki 95. kutucukta bulunan ve yapay bir element olan amerikyum da işte tam böyle hayat kurtarıcı bir özelliği sahiptir. Dumanları algılayabilecek ve sizi uyarabilecek bir özellik. Bugün marketlerden satın alabileceğiniz insan yapımı tek radyoaktif element olan amerikyumu ve duman detektörlerinin nasıl çalıştığını yakından inceleyeceğiz!
Amerikyum
Amerikyum, 1944 yılında Glenn T. Seaborg ve ekibi tarafından yapay olarak üretilmiştir. Seaborg, yeni ürettiği bu elemente Amerika’ya ithafen Amerikyum adını vermiştir. Amerikyum, radyoaktif bir elementtir ve aslında son derece tehlikelidir. Uranyumun ya da plütonyumun nötronla çarpıştırılması sonucu elde edilen amerikyum, güvenilir bir alfa parçacığı kaynağıdır ve bu özelliği sayesinde duman detektörü olarak kullanılabilir.
Amerikyumun duman detektörlerinde sıklıkla kullanılan izotopu Amerikyum-241’dir. Bu izotop, plutonium-239’un nükleer reaktörlerde nötron ile bombalanması sonucu elde edilebilir.
Duman Detektörleri Nasıl Çalışır?
Amerikyum en çok duman detektörlerinde kullanılır. Fakat, duman detektörlerinin içinde de amerikyum element halinde bulunmaz. Çoğunlukla amerikyum dioksit iyonlaşma radyasyonu kaynağı olarak kullanılır. Amerikyum dioksit, en yakın rakibi olan radyumdan 5 kat daha fazla alfa parçacığı yayar ve görece daha az zararlı gama radyasyonuna sebep olur.
Duman detektörlerinin içerisinde, iyonlaşma bölmesi veya odası adı verilen, farklı voltajlara sahip iki metal plaka bulunur. Hava, bu metal tabakaların arasından geçerken, amerikyumdan gelen radyasyonlara maruz kalır. Radyasyon sonucu yüklenen pozitif ve negatif iyonlar (+) veya (–) metal plakalara doğru hareket eder ve sabit bir akım yaratır. Mekanizma, bu sabit akımı referans alır ve ortamın normal koşullarını algılar. Bu yüzden yalnızca havaya maruz kaldığında herhangi bir uyarı sinyali vermez.
Görsel Kaynağı: Stanford University
Duman detektörleri, havanın içinde normalde olması gerektiğinden farklı maddeler olduğunda ise uyarı vermeye başlar. Mesela sigara dumanı olduğunu düşünelim. Duman da tıpkı havanın iyonlaşma bölmesinden geçerken oluşturduğu akım gibi bir akım oluşturur. Ancak, dumandaki parçacıklar hava molekülüne göre daha ağır olduğu için ölçülen akım farkı azalacaktır. Yani, havanın kendi başına oluşturduğu akımdan daha farklı bir sonuç oluşacaktır. Bunu algılayan sensör, uyarı mekanizmasını devreye sokarak acil durum sinyali verir.
Duman Detektörlerindeki Radyasyon Nasıl Oluşur?
Duman detektörünün içinde yalnızca 0.29 mikrogram amerikyum bulunur. Bir mikrogram, gramın milyonda birine eşittir. Bu kadar düşük miktarda amerikyum bile dumanları algılamak için gerekli koşulları yaratır.
Radyoaktif elementler zaman içerisinde bozunmaya uğrayarak farklı elementlere dönüşür. Örneğin, amerikyum bozunma sonucu neptünyum-237 adında bir neptünyum izotopuna dönüşür. Bu bozunma süresi, yarılanma ömrü adı verilen farklı bir terimle ölçülür. Bu terim maddemizin başlangıçtaki miktarından, yarısı kadar azalacağı sürenin ne kadar olacağını gösteren bir kavramdır. Amerikyumun neptünyum-237’ye dönüşmesi için gereken yarılanma ömrü 432.2 yıldır. Bu uzun yarılanma ömrü, dumanları algılaması için gerekli minimum enerjiyi oluşturacak kadar uzun fakat bize zarar vermeyecek kadar kısadır.
Bir önceki kısımda duman detektörlerinin çalışma mekanizmasından bahsetmiştik. Bu kısmı radyoaktif bozunma ile birleştirip tekrar edebiliriz. Duman detektörünün içine gelen duman, bu radyoaktif bozunma sırasında oluşan alfa parçacıklarını absorbe eder. Başka bir deyişle, duman, alfa parçacıklarını emer. Duman detektörlerinin içinde bulunan iki elektrot, emilen alfa parçacıkları sayesinde elektrik akımı oluşmasını sağlar. Son olarak bu akımı algılayan sensörler alarmın çalmasını tetikler. Bozunma sonucu oluşan alfa parçacıkları o kadar hassaslardır ki oldukça küçük boyuttaki parçacıklar tarafından bile emilebilirler.
Duman Detektörleri Zararlı Mı?
Bahsettiğimiz gibi, duman detektörleri sürekli bir radyasyon oluşturur. Bu radyasyon işlemi sırasında saniyede yaklaşık 37.000 alfa parçacığı etrafa yayılır. Fakat, bu parçacıkların çok düşük bir kısmı iyonlaşma çemberinin dışına çıkabilir. Yani, yayılan alfa parçacığın etki alanı oldukça kısıtlıdır. Küçük bir kağıt parçası ile bu zararlı ışımanın önüne geçilebilir. Hiçbir engel olmaması durumunda dahi birkaç santimetrelik hava tabakasının ilerisine geçebilecek güçte değildir. Bu yüzden, insan derisinin içerisinden de geçemez. Ancak, solunması veya yutulması halinde tehlikeli sonuçlar doğuracaktır. Bu durumlar haricinde duman detektörlerinin zararlı olmadığını söyleyebiliriz. Yine de, duman detektörlerini parçalamak ve yakmak gibi durumlar çevreye amerikyum yayacağı için hiç güzel bir fikir değildir.
Duman detektörlerinde alfa parçacıklarından daha tehlikeli bir ışıma daha olur: gama ışıması. Gama ışıması alfa parçacıklarından çok daha güçlü ve çok daha tehlikelidir. ABD Ulusal Radyasyondan Koruma ve Ölçüm Konseyi’nin yaptığı araştırma sonucuna göre, duman detektörleri yılda 9-50 nSv (nanosievert) radyasyona sebep olmaktadır. Yalnızca, muz yediğimizde maruz kaldığımız radyasyon miktarının bile 100 nSv olduğunu düşündüğümüz zaman, duman detektörünün sebep olduğu radyasyonun ihmal edilebilecek, zararsız kabul edilebilecek kadar düşük olduğunu söyleyebiliriz.
Kaynakça ve İleri Okuma
Eason, E. (2011, February 16). Americium Smoke Detectors. http://large.stanford.edu/courses/2011/ph241/eason1/.
Environmental Protection Agency. (2019, August 27). Americium in Ionization Smoke Detectors. EPA. https://www.epa.gov/radtown/americium-ionization-smoke-detectors.
Wikimedia Foundation. (2021, June 19). Americium. Wikipedia.
https://en.wikipedia.org/wiki/Americium.
Illustration of the principle of an ionization chamber. Courtesy of the European Nuclear Society.
Kaynak gösterilmeyen görseller, Canva Pro aracılığıyla telif hakkı ödenerek kullanılmaktadır.
Bize Destek Olmak İster Misiniz?
- Dilerseniz Patreon hesabımız üzerinden bize aylık veya tek seferlik bağış yaparak destekte bulunabilirsiniz.
- Daha detaylı bilgi almak için “Bize Destek Olabilirsiniz!” sayfamızı inceleyebilirsiniz!
