Teknoloji geliştikçe hayatımızı kolaylaştıran sayısız araç ürettik. Ancak bununla birlikte çözmesi zor yeni atık sorunları da yarattık. Bunların en önemlilerinden biri, nükleer enerji üretimi, tıp ve araştırmalar sırasında ortaya çıkan radyoaktif atıklar.
Bu atıkların bir bölümü kısa sürede etkisini kaybederken, bazıları çok uzun süre radyasyon yaymaya devam eder. Bu nedenle nükleer atıkları insanlardan ve çevreden nasıl güvenli biçimde uzak tutacağımız uzun zamandır önemli bir sorun.
Nükleer Atık Nedir ve Neden Sorun Yaratır?
Nükleer enerji üretimi, tıp, araştırma ve sanayi sırasında farklı türlerde radyoaktif atıklar ortaya çıkar. Bunların hepsi aynı ölçüde tehlikeli değildir. Bazı atıklar kısa sürede düşük seviyelere inerken, kullanılmış nükleer yakıt gibi yüksek seviyeli atıklar çok daha uzun süre radyoaktivitesini koruyabilir.
Sorunun temelinde radyoaktif bozunma yer alır. Kararsız atom çekirdekleri zamanla parçalanırken iyonlaştırıcı radyasyon yayar. Bu radyasyon yüksek dozlarda canlı hücrelere zarar verebilir. Bu nedenle nükleer atıkları yalnızca bir yerde toplamak yetmez; onları insanlardan, sudan, topraktan ve diğer canlılardan uzun süre boyunca güvenli biçimde ayırmak gerekir.
Bugün bu atıkları yok etmiyoruz; türlerine göre farklı yöntemlerle yönetiyoruz. Ancak bu yöntemler uzun süreli planlama, bakım ve güvenli depolama gerektiriyor. Bu yüzden zaman zaman çok daha radikal bir fikir gündeme geliyor: Nükleer atıkları bir rokete yükleyip Dünya’dan tamamen uzaklaştırmak.
Nükleer Atıkları Neden Güneş’e Atmıyoruz?
Dünya çevresindeki her şeyi merkezine doğru çeker. Merkezden uzaklaştıkça bu çekim zayıflar, ancak bir roketi Dünya’dan uzaklaştırmak yine de büyük miktarda enerji ister.
Burada iki önemli hız karşımıza çıkar. Bir cismi Dünya çevresinde kararlı bir yörüngede tutmak için yaklaşık 7,9 kilometre/saniyelik bir hıza ulaşmamız gerekir. Dünya’nın çekiminden tamamen kurtulmak için gereken ideal kaçış hızı ise yaklaşık 11,2 kilometre/saniyedir.
Dünya’nın dönüşü roketlere küçük ama işe yarayan bir avantaj sağlar. Ekvatorda Dünya’nın yüzeyi doğuya doğru yaklaşık 0,47 kilometre/saniye hızla hareket eder. Bu nedenle mühendisler uygun görevlerde roketleri ekvatora yakın bölgelerden doğuya doğru fırlatarak Dünya’nın dönüşünden yararlanır.
Nükleer atıkları Güneş’e göndermek istiyorsak Dünya’nın çekiminden kurtulmak yalnızca ilk adımdır. Asıl zor bölüm bundan sonra başlar.
Dünya uzayda sabit durmaz; Güneş’in çevresinde yaklaşık 30 kilometre/saniye hızla hareket eder. Bu nedenle Dünya’dan fırlattığımız bir roket de bu yörünge hızını taşır. Dünya’nın çekiminden kurtulduğunda Güneş’e doğru düşmek yerine, Güneş çevresinde yeni bir yörüngeye girer. İşte Güneş’e bir şey göndermeyi zorlaştıran temel nokta budur.
Güneş’e gerçekten ulaşmak istiyorsak, roketin bu yörünge hızını büyük ölçüde azaltmamız gerekir. İlginç olan şu ki bu, bazı durumlarda roketi Güneş Sistemi’nin dışına göndermekten bile daha zordur.
Dünya’nın bulunduğu uzaklıkta bir aracın Güneş Sistemi’nden kaçması için hızına yaklaşık 12 kilometre/saniye eklemek yeterlidir. Buna karşılık Güneş’e düşmesi için yaklaşık 30 kilometre/saniyelik yörünge hareketinin büyük bölümünü azaltmamız gerekir.
Gezegenleri Fren Olarak Kullanmak
Bunu yalnızca roket motorlarıyla yapmak çok fazla yakıt gerektirir. Bu nedenle mühendisler uzay görevlerinde gezegenlerin kütleçekimini bir tür fren gibi kullanır.
Bir uzay aracı bir gezegenin yakınından geçtiğinde gezegenin kütleçekimi aracın hızını ve yönünü değiştirebilir. Mühendisler bu yönteme kütleçekim manevrası adını verir.
MESSENGER görevi bunun iyi örneklerinden biridir. NASA, Merkür’e gönderdiği bu uzay aracını doğrudan gezegenin yörüngesine sokamadı. Araç yedi yıllık yolculuğu sırasında Dünya’nın, Venüs’ün ve Merkür’ün yakınından geçti. Bu manevralarla hızını aşamalı biçimde düşürdü ve sonunda Merkür çevresindeki yörüngesine yerleşti.
Parker Solar Probe ise aynı fikri çok daha ileri taşıdı. Mühendisler sondanın Güneş çevresindeki yörünge enerjisini azaltmak için Venüs’ün kütleçekiminden yararlandı. Sonda Venüs’ün yakınından yaptığı geçişlerle her seferinde Güneş’e biraz daha yaklaştı ve insan yapımı hiçbir aracın ulaşamadığı bölgelere girdi.
Bu yöntem işe yarar, ancak hızlı değildir. Ayrıca nükleer atık taşımak için binlerce benzer görev düzenlemek pratik bir çözüm oluşturmaz.
Fizik açısından bunu yapabiliriz. Yeterince güçlü bir roket ve doğru yörünge hesabıyla bir yükü Güneş’e ulaştırmak mümkün. Ancak bir şeyin mümkün olması, onun mantıklı, güvenli ya da ekonomik olduğu anlamına gelmez.
Nükleer Atıkları Güneş’e Atmak Yerine Ne Yapıyoruz?
Neyse ki nükleer atık sorununu çözmek için onları mutlaka Dünya’dan uzaklaştırmamız gerekmiyor. Asıl amaç, radyoaktif maddelerin insanlara ve çevreye ulaşmasını engellemek.
Bu nedenle uzmanlar yüksek seviyeli radyoaktif atıkları uzun süre çevreden ayırabilecek yöntemler üzerinde çalışıyor. Jeolojik olarak kararlı bölgelerde yerin derinliklerine kurulan depolar bu seçeneklerin başında geliyor. Böylece mühendisler atıkları dayanıklı kapların içine yerleştiriyor ve çevrelerinden birden fazla koruyucu katmanla ayırıyor.
Bu yöntem kulağa Güneş’e roket göndermek kadar heyecan verici gelmeyebilir. Ancak mühendislik açısından asıl hedef gösterişli bir çözüm bulmak değil, riski mümkün olduğunca azaltmaktır.
Okuma Önerisi: Roketle Posta Göndermeyi Düşünür müsünüz? Gerhard Zucker Bunu Mümkün Kılmak İçin Çabalamıştı
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- Siegel, Ethan. “Ask Ethan: Why Don’t We Shoot Earth’s Garbage Into the Sun?” Forbes, 1 Ekim 2016.
Matematiksel
