Kimya Dergisi
İNOVATİF Kimya Dergisi YIL:8 SAYI:84 TEMMUZ 2020
NÜKLEER ENERJİ SANTRALLERİ
EKİBİMİZ YAVUZ SELİM KART PELİN TANTOĞLU KART MERVE ÇÖPLÜ HACER DEMİR RABİYE BAŞTÜRK SİMGE KOSTİK RABİA ÖNEN MELİKE OYA KADER MUAZ TOĞUŞLU DİLARA KÜÇÜKAY TOLGAHAN ÖZER NUREVŞAN GÜNDOĞDU SELİNAY ÖZEL FATMA CEREN DOLAY KÜBRA YILDIZ SEVDA YILMAZ SİNEM ŞAHİN BÜŞRA EMETİ CENGİZ DİLANUR TOPLAK EMİNE BAYDERE FULYA BAŞARAN BURCU ÇAKMAK GÖZDE ÖNCEL NUR SEVİM SALÇIN NESLİHAN NUR ÜZÜM
DERGİYİ OKUMADAN ÖNCE İnovatif Kimya Dergisi yazılarını herhangi bir makalenizde veya yazınızda kullanmak için yazısını aldığınız kişiye mail atarak haber vermek, kullanmış olduğunuz yazıların kaynağını ise dergi olarak belirtmek durumundasınız. Dergide yazılan yazıların sorumluluğu birinci derece yazara aittir. Bu konu hakkında bir sorun yaşıyorsanız ilk olarak yazara ulaşmalısınız. Dergide yer alan bilgileri kullanarak başınıza gelebilecek felaketlerden ya da işlerden dergi sorumlu değildir. Dergimizde yayınlanmasını istediğiniz yazıları info@inovatifkimyadergisi.com mail adresine göndermelisiniz. Gönderdiğiniz yazılarda bir eksiklik var ise editör tarafından incelenecektir. Eksik kısımları var ise size geri dönüş yapılacaktır. Dergi ekibi gönüllü kişilerden oluşmuştur. Dergi ilk kurulduğu andan beri böyle ilerlemiştir. Dergi ekibinde olan herkes bu kuralı kabul etmiş sayılır. Gelen kişilere en başta bu kural söylenir. Görevini yapmayan, dergide anlaşmazlık çıkaran, huzur bozan kişiler ekipten çıkarılır. Siz de bu ekip içinde yer almak istiyorsanız web sitemiz üzerinden kuralları okuyarak başvurabilirsiniz. Dergiyi okuyanlar ve dergi ekibi bu kuralları kabul etmiş sayılırlar. İNOVATİF KİMYA DERGİSİ
REKLAM VERMEK İÇİN reklam@inovatifkimyadergisi.com adresinden web site ve e-dergi için fiyat teklifi alabilirsiniz.
http://www.inovatifkimyadergisi.com https://www.facebook.com/InovatifKimyaDergisi https://twitter.com/InovatifKimya https://instagram.com/inovatifkimyadergisi https://www.linkedin.com/in/inovatif-kimya-dergisi-00629484/
REKLAM İÇİN REKLAM VERMEK İÇİN DOĞRU YERDESİNİZ reklam@inovatifkimyadergisi.com
BUHAR SIVI DENGESİ
6
ÇANAKKALE ONSEKİZ MART ÜNİVERSİTESİ NATURE INDEX’TE KİMYA 10 ALANINDA DÜNYADA 9. OLDU
DENDRİTİK HÜCRELER
11
ÜNİVERSİTE KİMYA BÖLÜMÜ’NDE 3.250 LİTRE DEZENFEKTAN ÜRETİLDİ
14
NÜKLEER ENERJİ SANTRALLERİ
15
SAKARYA ÜNİVERSİTESİ’NİN BATARYA PROJESİ AB’DEN 7 MİLYON TL’LİK DESTEK ALDI
21
HİDROFİLİK ETKİLEŞİM SIVI KROMOTOGRAFİSİ (HILIC)
23
KOVİD-19 TEDAVİSİNDE KULLANILAN İLAÇLARIN İZOTOPLARI YERLİ İMKANLARLA SENTEZLENECEK
27
TÜM DETAYLARIYLA CERN
30
SUDAKİ ZEHİRLİ KROMUN FİLTRELENMESİ
33
BUHAR SIVI DENGESİ Buhar sıvı dengesi, adından da anlaşılacağı üzere buhar ve sıvı olmak üzere iki fazın dengede olduğu durumlar için kullanılan ifadedir. Bu kavram, özellikle kimya sektöründe mühendislik
uygulamalarında, üretim proseslerinde sıklıkla karşılaşılan ve mühim bir yere sahip olan bir kavramdır.
DENGE KAVRAMI Denge durumu, bir kimyasal etkileşimin söz konusu olduğu bir sistemde, reaktanların ve ürünlerin konsantrasyonlarının artık zamanla değişmediği durum olarak tanımlanır. Bu, reaksiyondaki moleküller arasında artık hiçbir hareket olmadığı anlamına gelmez.[1] Bu durumu makroskopik
düzeye uygularsak, yine mikroskopik düzeyde moleküllerarası gerçekleşen etkileşimlerin artık büyük sisteme olan etkisinin ihmal edilebilir düzeyde küçük olduğu görülür. Ulaşılan bu denge durumunda ise basıncın, faz bileşimlerinin ve sıcaklığın sabit kaldığı görülür.
GIBBS FAZ KURALI Gibbs Faz Kuralı, termodinamik dengedeki çok fazlı bir sistemin serbestlik derecesini tanımlar. Bu ifade, sistem dahilindeki her fazın intensif bağımsız termodinamik özelliklerinin sayısına ve sistemdeki
faz sayısına bağlıdır. Kimyasal bir reaksiyonun gerçekleşmediği bir sistem için Gibbs Faz Kuralı [2]
Π+F=N+2 Şeklinde ifade edilir. Bu ifadede Π faz sayısını, N sistemdeki kimyasal tür sayısını, F ise serbestlik derecesini temsil eder. Serbestlik derecesi için bulunan sayı, o problemin tanımlanması için gerekli olan bağımsız değişken sayısını yansıtır. Daha iyi açıklamak gerekirse, serbestlik derecesinin 2 olarak
bulunması, mevcut prosesin çözümlenebilmesi için 2 bağımsız değişken daha tanımlamamız gerektiğini anlatır. Haliyle bir termodinamik problemin çözülebilir olması, o proses için serbestlik derecesinin sıfır olması demektir.
BUHAR SIVI DENGESİNİN TÜM OLASILIKLARI Buhar sıvı dengesini ikili karışım olarak göz önüne alırsak, Gibbs serbestlik derecesi bize tanımlamamız gereken 3 bilinmeyen daha olduğunu söyler. Bu bilinmenler basınç, sıcaklık ve mol fraksiyonudur.
Sonuç olarak ikili bir buhar sıvı denge karışımının tüm olasılıkları 3-boyutlu grafiklerle ifade edilebilir.
6
Şekil “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics” kitabından alınmıştır. Bir maddenin yüksek basınç altında daha yoğun bir fazda olacağı bilindiğine göre; grafikteki basıncın düşük olduğu bölgede bulunan alt yüzeyin doygun buhar yüzeyi, grafikteki basıncın yüksek olduğu üst kısımdaki yüzeyin ise doygun sıvı yüzeyi olduğunu söylemek mümkündür. Bu 3-boyutlu grafiklerden ikili karışımı oluşturan saf bileşenlerin kritik
noktalarını, saf bileşenlerin farklı sıcaklıklardaki doygun basınç değerlerini, karışımı habbe ve şebnem noktalarını bulmak mümkündür. PTxy grafikleri daha kolay bir şekilde okunması açısından Pxy veya Txy grafikleri şeklinde de incelenebilir.
Bu grafiklerden habbe be şebnem noktalarını okumak mümkündür. Habbe noktası, yoğunlaşmanın
başladığı noktadır. Şebnem noktası ise buharlaşmanın başladığı noktadır.[3]
İDEAL DENGE DURUMU İÇİN MODELLER RAOULT KANUNU 1880’li yıllarda Fransız kimyager François-Marie Raoult, bir maddenin bir çözelti içerisinde çözündüğü zaman çözeltinin buhar basıncının genellikle
azalacağını ve bu gözlemin mevcut çözülmüş madde miktarı ile saf çözücünün orijinal buhar basıncına bağlı olduğunu keşfetmiştir.[4] Raoult Kanunu
7
yalnızca ideal çözeltilerde geçerlidir ve buhar mol fraksiyonu ile basıncın çarpımının , sıvı mol fraksiyonu ile mevcut sıcaklıktaki orijinal buhar
basıncının çarpımına eşit olduğunu ifade eder.
HENRY KANUNU 19. Yüzyılın başlarında gazların çözünürlüğü üzerine çalışmalarda bulunan İngiliz kimyager William Henry 1803 yılında su tarafından absorplanan su miktarı ile alakalı yayınında çözünmüş gaz miktarının gaz fazındaki kısmi basıncı ile orantılı olduğunu ifade
eder. [5] Bu kanun ise buhar mol fraksiyonu ile basıncın çarpımının, sıvı mol fraksiyonu ile her madde için deneysel olarak tespit edilen Henry sabiti ile çarpımına eşit olduğunu ifade eder.
İdeal olmayan denge durumu için Raoult ve Henry kanunları kullanılmaz. Bunların yerine modifiye
formülleri geliştirilmiştir.
İDEAL OLMAYAN DENGE DURUMU İÇİN MODELLER Bu modeller temel olarak azeotrop oluşturan ve ideal durumda olmayan ikili çözeltiler için geliştirilmiş,
basitleştirilmiş yaklaşımlardır.[6]
• van Laar Modeli Van Laar denklemi;Van der Waals denkleminden türetilen, sıvı karışımların faz dengesini tanımlamak için 1910-1913 yıllarında Johannes van Laar
tarafından geliştirilen bir termodinamik aktivite modelidir.[7]
8
• Margules Modeli Gibbs Duhem ilişkisi ile uyumlu olan Margules denklemi, termodinamiğin önemli bir temel denklemidir ve Raoult ve Henry yasalarının bir formülasyonunu verir. Margules denklemi,
bir çözeltinin aşırı kısmi Gibbs enerjisini temsil edebilecek başka herhangi bir denklemi temsil edebiliyorsa iyonik çözeltilere de uygulanabilir. [8]
• Wilson Modeli Flory-Huggins denklemine benzer bir ilişkiye dayanarak, Wilson merkezi bir molekülün çevresindeki yerel konsantrasyonların, çevredeki
moleküller ile rekabet eden moleküler etkileşimler nedeniyle yığın konsantrasyonlarından farklı olduğunu varsayarak bu modeli geliştirmiştir.[9
Kaynaklar [1] https://web.iit.edu/sites/web/files/departments/academic-affairs/academic-resource-center/pdfs/ Equlibrium.pdf [2]https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/gibbs-phase-rule [3] https://www.cheric.org/files/education/cyberlecture/e200114/e200114-501.pdf [4] https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps / Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry) [5] https://www.atmos-chem-phys.net/15/4399/2015/acp-15-4399-2015.pdf [6]https://www.jscimedcentral.com/ChemicalEngineering/chemicalengineering-3-1039.pdf [7]https://en.wikipedia.org/wiki/Van_Laar_equation#: [8] https://link.springer.com/article/10.1007/BF02648369 [9] https://chejunkie.com/knowledge-base/the-wilson-equation-for-excess-gibbs-energy/
Neslihan Nur Üzüm Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) neslihannuruzum@gmail.com
9
ÇANAKKALE ONSEKİZ MART ÜNİVERSİTESİ NATURE INDEX’TE KİMYA ALANINDA DÜNYADA 9. OLDU Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi (ÇOMÜ) Rektörlüğü bir açıklama yaparak üniversitenin önemli bir başarıya imza attığını duyurdu. Rektörlükten yapılan açıklamaya göre ÇOMÜ, dünya genelinde bilimsel makalelerin sıralandığı Nature Index’te kimya alanında 9. olmayı başardı.
ÇOMÜ Rektörlüğü’nün Nature Index başarısıyla ilgili yaptığı açıklamada, Nature Index’in 82 bilimsel derginin verilerini dikkate alarak bağımsız uzmanlar tarafından hazırlandığı belirtilirken, Nature Index’in de her yıl üniversitelerin akademisyenleri ve öğrencilerinin yaptığı araştırmalar ve bilimsel yayınlarla üniversiteleri değerlendirdiği belirtildi.
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi (ÇOMÜ), bütün dünyadaki üniversitelerden bilim insanlarının araştırmalarının ve makalelerinin yayınlandığı Nature Index’te önemli bir başarı elde etti. Elde edilen başarı, ÇOMÜ Rektörlüğü tarafından açıklandı. Rektörlükten yapılan açıklamada, Nature Index’in makale sayıları ve paylarına göre araştırma kurumlarını değerlendirdiği ve belli kriterlere göre gerçekleştirdiği ölçümler üzerinden Nature Index adlı listede sıraladığı belirtildi. ÇOMÜ Rektörlüğü’nün açıklamasında, kimya alanında yapılan sıralamada Kimya Mühendisliği Bölüm Başkanı Prof. Dr. Sermet Koyuncu’nun ‘Chemical Communications’ ve ‘Macromolecules’ dergilerinde yayınladığı makalelerle, ÇOMÜ’nün 86 üniversiteyi geride bırakmasını sağladığı ve üniversitenin, bu alanda 9. sırada yer aldığı belirtildi.
10
DENDRİTİK HÜCRELER Dendritik hücreler, 1973 yılında Ralph Steinman ve Zanvil Cohn tarafından keşfedilmiştir. Dendritik hücreler bağışıklık sistemimizde antijen sunan hücreler olarak görev alırlar. Bu hücreler adaptif bağışıklık olarak adlandırılan sonradan kazanılmış bağışıklık sistemini bilgilendirmede görev alırlar ve kemik iliğinde üretilmektedirler. Ana olarak şu denebilir, bu hücreler dış dünyadaki bilgiyi alır ve bağışıklık sistemine taşırılar. T hücrelere bağlı bağışıklık sistem tepkileri dendritik hücreler
tarafından düzenlenir. Ayrıca, immünolojik tolerans ve birincil bağışıklık sisteminin uyarılmasında da görev alırlar. Dendritik hücrelerin bir diğer özgün özellikleri arasında birincil bağışıklık sistemine bağlı olarak immünolojik hafızayı oluşturması yer alır. Dendritik hücreler viral ataklarda interferon alfa ve Beta üretiminde göre alır. Dendritik hücreler tüm vücuda yayılmış halde bulunurlar. Fagositoz kapasiteleri oldukça yüksektir.
Dendritik hücreler vücutta immatür ve matür olarak bulunurlar. İmmatür dendritik hücreler dinlenme halinde bulunurken matür hücreler vücutta aktif halde bulunurlar. Bu iki haldeki dendritik hücreler farklı morfolojik özellikler göstermektedir. Ayrıca vücuttaki işlevleri de farklıdır. Peki dendritik hücrelerin bu immatür ve matür halleri nedir? İmmatür dendritik hücreler antijenleri T hücrelerine sunabilecek hücresel özelliklere sahip değildir. İmmatür dendritik hücreler yuvarlak hücre şekline sahiptir. Bu haldeki hücreler düşük seviyede B7 proteinlerine ve majör doku uygunluk kompleksi
(MHC) adı verilen molekül stoğuna sahiptir. MHC molekül stoğu bulunmasına rağmen bu moleküller hücre yüzeyinde bulunmaz. B7 proteinleri, dendritik hücreler ve T hücreler arasındaki MHC-TRP sinyal aktivasyonunda görev alan hücre yüzeyinde yer alan protein ligand olarak görev alır. Diğer yandan matür dendritik hücreler, hücre yüzeylerinde majör doku uygunluk kompleks (MHC) molekülleri çokça bulundurur ve matür haldeki dendritik hücreler vücutta hareket edebilme özelliğine sahiptir. Matür dendritik hücreler çoklu yalancı ayağa sahiptirler ve şekil olarak nöron hücrelerinin
11
dendritlerine benzediği için dendritik hücre olarak isimlendirmişlerdir. T hücre aktivasyonu MHCpeptide bağlanması gerektirdiği için immatür haldeki dendritik hücreler yüzeylerinde T hücreleri aktif hale getirecek kadar MHC moleküllerine sahip değillerdir. CD8+ and CD4+ T hücreleri, majör doku uygunluk kompleksi (MHC) molekülleri üzerinden dendritik hücreler tarafından aktif edilmektedirler. Patojen
ilişkili moleküler patern (PAMP) reseptörleri, sitokinler üzerinden dendritik hücrelerin aktif hale getirilmesini sağlamaktadır. Sitokinler enfekte olmuş hücreler, doğal öldürücü hücreler, T hücreler veya makrofajlar tarafından üretilebilirler. Dendritik hücreler antijenlerin direk sunumlarının yanı sıra alternatif bir yol olan çapraz sunumlarda da yer almaktadır.
Kaynaklar 1) Luckashenak, N., & Eisenlohr, L. (2013). Dendritic Cells. Cancer Immunotherapy, 55-70. https://doi. org/10.1016/b978-0-12-394296-8.00005-1 2) Banchereau, J., Briere, F., Caux, C., Davoust, J., Lebecque, S., Liu, Y. J., ... & Palucka, K. (2000). Immunobiology of dendritic cells. Annual review of immunology, 18(1), 767-811. 3) Reis e Sousa, C. (2004). Activation of dendritic cells: translating innate into adaptive immunity. Current Opinion In Immunology, 16(1), 21-25. https://doi.org/10.1016/j.coi.2003.11.007 4) Théry, C., & Amigorena, S. (2001). The cell biology of antigen presentation in dendritic cells. Current Opinion In Immunology, 13(1), 45-51. https://doi.org/10.1016/s0952-7915(00)00180-1 5) Alfonso, C., & Karlsson, L. (2000). Nonclassical MHC Class II Molecules. Annual Review Of Immunology, 18(1), 113-142. https://doi.org/10.1146/annurev.immunol.18.1.113 6) Sompayrac, L. M. (2019). How the immune system works. John Wiley & Sons. 7) Kim, M. K., & Kim, J. (2019). Properties of immature and mature dendritic cells: phenotype, morphology, phagocytosis, and migration. RSC advances, 9(20), 11230-11238. 8) Collins, M., Ling, V., & Carreno, B. M. (2005). The B7 family of immune-regulatory ligands. Genome biology, 6(6), 223. 9) Embgenbroich, M., & Burgdorf, S. (2018). Current concepts of antigen cross-presentation. Frontiers in immunology, 9, 1643.
12
10) Murphy, K., & Weaver, C. (2016). Janeway's immunobiology. Garland science. 11) Joffre, O. P., Segura, E., Savina, A., & Amigorena, S. (2012). Cross-presentation by dendritic cells. Nature Reviews Immunology, 12(8), 557-569. 12)İmmunotherapy - immucura.com. Retrieved 20 June 2020, from https://www.immucura.com/ immunotherapy/
Dilanur Toplak Kimyager (Lisans Öğrencisi) dilanurtoplak@gmail.com
13
ÜNİVERSİTE KİMYA BÖLÜMÜ’NDE 3.250 LİTRE DEZENFEKTAN ÜRETİLDİ Üniversite Kimya Bölümü’nde 3.250 Litre Dezenfektan Üretildi Pandemi sürecinde, Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi de hijyen koşullarının sağlanmasına katkıda bulunma çabalarını sürdürüyor. Nitekim, Kimya Bölümü Laboratuvarında, Prof.Dr. Dursun Ali Köse’nin denetiminde, Öğretim Görevlisi Tuğrul Yıldırım ve Kimya Bölümü Öğrencisi Murat Yüce tarafından toplam 3.250 litre dezenfektan sıvısı üretildi. Kimya Bölüm Başkanı Prof.Dr. Faruk Gökmeşe, 28 Mart 2020 tarinden bugüne kadar yaklaşık 2.000 litre el dezenfektanı ve 1.250 litre ortam dezenfektanı üretildığını belirterek, bunlarla, başta Üniversite olmak üzere, İl Sağlık Müdürlüğü, kaymakamlıklar, ilçe belediyeleri, Huzurevi, Cezaevi, YEPAŞ gibi kurumların acil ihtiyaçlarının karşılandığını bildirdi. Prof. Gökmeşe’nin verdiği bilgiye göre, Dünya Sağlık Örgütü’nün belirlediği standartlara uygun olarak , %70 etilalkol temelli olan el dezenfektanı, ayrıca kuvvetli anti-viral ve anti-bakteriyal özellik taşıyan hidrojen peroksit, borik asit ve izopropil alkol katkılı olarak hazırlanıyor ve ciltte tahrişe neden olmaması için krem hammaddesi gliserin ve güzel koku kazandırmak için de bitkisel esans katılıyor.
Hipoklorit temelli hazırlanan ve içerisine katılan borik asit, klor tablet ve hidrojen peroksit ile etki gücü artırılan ortam dezenfeksiyon sıvısı da, ihtiyaç duyan tüm kamu kurumlarına ulaştırıldı. 5 Litrelik dezenfeksiyon sıvısı ile yaklaşık 3000 metrekare alan dezenfekte edilebiliyor. Tarım Bakanlığı ve Yüksek Öğretim Kurulu aracılığı ile Amasya Şeker Fabrikası’ndan temin edilen 2000 litre ve stoklarda var olan yaklaşık 1000 litre etil alkol ile yaklaşık olarak 4000 litre el dezenfektanı ve 3000 litre ortam dezenfektanı daha üretebilme potansiyeli bulunuyor. Bölüm Başkanı Prof.Dr. Faruk Gökmeşe, şu bilgiyi verdi: “Kimya Bölümümüz, İlimizde muhtemel dezenfektan ihtiyacını hızla karşılayabilecek durumdadır. Tamamen toplum yararına ürettiğimiz dezenfektanlar, yasal standartlar çerçevesinde kaliteden hiçbir taviz verilmeden üretilmektedir. Dezenfektanın gerekli standartlara uygun olmamasının, kullanıcıları virüsler ve bakteriler karşısında normalden çok daha savunmasız duruma düşüreceği gerçeği asla unutulmamalıdır.”
14
NÜKLEER ENERJİ SANTRALLERİ Nükleer enerji çoğu kişinin aklında olumsuz düşüncelerle özdeşleşmiştir. Kimileri nükleer enerji santrallerinin kurulması taraftarıyken kimileri kesin surette karşı çıkmaktadır. İyi ve kötü taraflarına biraz daha yakından bakmak gerekirse ilk önce nükleer enerjinin ne olduğunu, kazandırdıklarını ve kaybettirdiklerini iyi tartmak gerekmektedir.
Teknolojinin ilerlemesi ile enerjiye duyulan ihtiyaç da aslında aynı oranda artmaktadır. Ancak enerji kaynakları için sonsuz bir rezerv mevcut değildir. Şu an ki enerji ihtiyacımızı karşılayıp aynı zaman da gelecek nesillerin de enerji ihtiyaçlarını göz önünde bulundurulmalıdır. Aynı zaman da çevreye olan yükümlülüğümüzü de akıllardan çıkarılmamalıdır.
Resim 1:Nükleer Enerji Santrali
NÜKLEER ENERJİ NEDİR? Nükleer enerji, atomların çekirdeklerinden elde edilen bir enerji türüdür. Ancak bu enerjiyi sağlamak için atom içindeki enerjinin serbest kalmasını sağlamak gerekmektedir. Bunun için de iki yol vardır; füzyon ve fisyon.
Albert Einstein’e ait olan E=mc2 kütle ile enerji arasındaki ilişkiyi ifade eder. Fisyon sonucu oluşan ürünlerin toplam kütlesi, atomun ve çarpan nötronların kütleleri toplamı arasında bir miktar fark vardır. Bu farkın enerji olduğu düşünülmektedir. Ve Einstein’in denklemiyle açıklanabilir.
Fisyon ağır radyoaktif maddelerin nötron ateşine tutulup parçalanması sağlanarak elde edilen enerji füzyon hafif radyoaktif maddelerin birleşerek daha büyük atom meydana getirerek enerji oluşturduğu nükleer reaksiyonlardır. Nükleer füzyon reaksiyonunda nükleer fisyon reaksiyonuna göre daha çok enerji elde edilmektedir. Ancak günümüz şartlarında fisyon tepkimeleri kullanılmaktadır. Füzyon tepkimelerinin kullanılması üzerinde de çalışmalar yürütülmektedir.
15
Resim 2: Nükleer Enerji Santrallerinin Çalışma Sistemi Birden fazla reaktör tipi vardır. Ancak genel olarak bir nükleer reaktör yakıt, yavaşlatıcı, soğutucu ve
kontrol çubukları gibi kısımlardan oluşmaktadır.
YAKIT Nükleer reaktörlerde yakıt olarak uranyum, toryum, plütonyum kullanılabilir. Ancak tercih edilen yakıt uranyumdur. Bazı reaktörlerde doğada bulunduğu hali olan 238U izotopu şeklinde kullanılabilse de genellikle belirli işlemler sonucu zenginleştirilmiş 235U izotopu kullanılır. Uranyumun işlemlerden geçirilip yakıt olarak kullanılabilmesi için ilk önce doğadan uranyum çekilir ve işlenecek fabrikaya
getirilir. Burada zenginleştirmeye hazırlık için uranyum birkaç forma dönüştürülür. Ve özel reaktörler sayesinde zenginleştirme işlemi gerçekleştirilir. Zenginleştirilmiş olan uranyum tekrar toz haline getirilir ve preslenir ve nükleer reaktörlerde kullanılmak üzere peletlere yerleştirilir.
YAVAŞLATICI Uranyumun nükleer fisyon olayından sonra nötronlar çok hızlıdır. Ve daha fazla fisyon olayının gerçekleşmemesi için yavaşlatılmaya
ihtiyaçları vardır. Bunun için genellikle su kullanılır. Alternatifleri olarak ağır su veya grafit kullanılır.
SOĞUTUCU Nükleer fisyon sonucunda elde edilen ısının yakıttan çekilmesi ve yakıtın sıcaklığının belli bir seviye de tutulabilmesi için soğutucu kullanılmaktadır. Isıyı taşıyan sıvı ayrı bir su bölmesini ısıtarak suyun buharlaşmasını sağlar. Bu elde edilen buhar yüksek
basınçlı bir hale getirilerek türbinlerin dönmesini sağlamaktadır. Basınç sayesinde hızla dönen türbinler jeneratörlerin elektrik üretmesini sağlarlar. Bu yüzden genellikle nükleer enerji santralleri su kaynaklarının yakınlarına kurulmaktadır.
KONTROL ÇUBUKLARI Nükleer fisyon tepkimesi sonucu ortaya çıkış olan ısı ve enerjinin kontrolünün sağlanması için reaktör çekirdeğine genellikle bor, kadmiyum, zirkonyum ve
induyum gibi malzemelerden yapılmış olan nötron sayısının kontrolü için kullanılan kontrol çubukları kullanılır.
16
Resim 3: Nükleer Enerji Santrali
NÜKLEER ENERJİ AVANTAJLARI • 1 kg %4 zenginleştirilmiş yakıt olan 235U, 100 ton yüksek kaliteli kömür ile eşdeğerdir. • Yakıt olarak kullanılmakta olan 235U’dan çıkan atıklar özel tesislerde işlenip tekrar kullanılabilmektedir. • Nükleer enerji santrallerinde yanma olayı olmadığı için azot, kükürt oksit, ve karbon salınımı yoktur. Yani emisyon 0’dır.
• Günün her saatinde çalışabildiği için kesintisiz enerji üretimi vardır. • Nükleer reaktör santralleri iklim koşullarından etkilenmez. • Sanayi çerçevesinden bakılırsa nükleer teknolojisi ile gelişmiş iş kollarının kurulumuna öncülük etmesi ve bunun sonucu olarak istihdam oluşturur.
NÜKLEER ENERJİ SANTRALLERİNİN DEZAVANTAJLARI • Nükleer enerji santrallerinin kuruluş maliyetlerinin yüksek olması olumsuz bir etkendir. • Radyasyon yayması ve diğer güvenlik sebeplerinden dolayı dikkatli kurulması ve işletilmesi gerekmektedir.
• Nükleer enerji üretiminin gerçekleşmesi sonucunda ortaya çıkmış olan radyoaktif maddelerin korunması ve saklanması. • Kurulacak tesis alanının belirli şartlar altında seçilmesi. Örneğin fay hattının geçmediği bölgeler.
TÜRKİYE VE NÜKLEER ENERJİ Türkiye de kurulmakta olan Akkuyu VVER-1200 tipi Nükleer Santrali için Rusya Devlet Nükleer Enerji Kurumu Rosatam ile anlaşılmıştır. Akkuyu nükleer enerji santrali toplam gücü 4800 megavat olacak şekilde her biri 1200 megavat güçte 4 ayrı ünite şeklinde kurulacaktır.
Akkuyu nükleer enerji santralinin ilk ünitesinin 2023’te işletmeye alınacağı, diğer ünitelerin ise birer yıl aralıkla işletmeye alınması hedeflenmektedir. Ve santral tam kapasite ile çalışmaya başladığında 35 milyar kilovatsaat elektrik üretme kapasitesine sahip olacaktır. Türkiye için tarım ve turizm önemli bir gelir arz
17
etmektedir. Nükleer santralin kurulması akıllarda bu iki gelir kaynağının olumsuz etkileneceği endişesini getirmektedir. Ülkemizde şu an kurulmakta olsa bile Türkiye’nin en çok turist çeken şehirlerinden olan İstanbul’a 400 km uzaklıkta Bulgaristan Belene’ de ve 370 km uzaklıktaki Romanya Cernova’ da nükleer santral kuruludur. Bu durum İstanbul’a gelen turist sayısına etki etmemektedir.
nükleer santral (Nogent, Dampierre, Saint-Laurent, Penly, Paluel, Belleville) bulunmaktadır. Tarım açısından bakıldığında en fazla nükleer enerji santraline sahip olan Amerika’nın 42,8 milyar dolarla dünyada en fazla tarımsal ürün ihracatı yapan ülke olduğu bilinmektedir.
Fransa’da Paris’e 200 km’den daha yakın alanda 6
TÜRKİYE’NİN NÜKLEER ENERJİ SANTRALİ KURULUMUNDA RUSYA İLE ANLAŞMASI VE RUSYA’NIN NÜKLEER ENERJİ SANTRALİ TEKNOLOJİSİ Nükleer enerji üretim teknolojisine sahip olan ülke sayısı sayılıdır. Ve Rusya bu ülkelerin başında gelmektedir. 1954’ te Obninsk reaktörü ile nükleer enerji santralinden ilk kez elektrik üretimi gerçekleştirmiş ülkedir. Dünyada kurulmakta olan 61 nükleer enerji santralinden 14 tanesinin kurulumu Rusya tarafından gerçekleştirilmektedir.
40 yıl olan ömrünü yeni teknoloji sayesinde 15-30 yıl uzatabilmektedir. Reaktör kanalında bulunan metalin fiziksel koşullarını iyileştirip, yenileyen bir ısıl işlem kullanılarak kullanım süresini uzatarak dünyada yaşlanmış olan 1 gigavat kurulu reaktör filosu için kullanım ömürlerinin uzatılmasına olanak sağlamaktadır.
Nükleer enerji santralinin yapımının Rusya ile anlaşılmasının bir başka avantajlı yanı ise yakıt çevrimini üstlenmesidir. Bu santralde kullanılacak olan yakıtın Rusya’dan imal edilip, Türkiye Akkuyu nükleer santralinde kullanılıp tekrar geri Rusya’ya götürülecek olması anlamına gelmektedir. Rusya yakıt zenginleştirme kapasitesinin %40’ ına sahiptir. Ve dünyada kullanılan yakıtın %17’ sini karşılamaktadır.
Rusya dünyanın ilk yüzen nükleer enerji santrali olan ve dünyanın en kuzeyinde yer alan nükleer enerji santrali unvanına sahip olan Academic Lomonosov ticari faaliyete başladı. Ve toplam 70 megavat kurulu güce sahip 2 adet reaktörden meydana gelmektedir.
Nisan 2020 itibariyle Rusya’ da işletilen nükleer enerji santrali sayısı 38’dir. Ve reaktör filosunun ortalama yaşı 28.3’ tür. Rosatom’un uzun vadeli hedefi 2050 yılına kadar kapalı yakıt döngüsüne sahip hızlı reaktörlerin kullanılarak güvenirliğin arttırılması hedeflenmektedir. Kapalı yakıt döngüsünün amacı işlemler sonucu ortaya çıkan radyoaktif atığın önün geçilmesidir. Nükleer enerjiyi o dönemde elektriğin %45-50 payına çıkarmayı ayrıca yüzyılın sonuna doğru bu payın %70-80 oranına çıkarmayı öngörmektedir. Rosatom, bilim insanları tarafından geliştirilmiş olan geniş reaktörlerin ömrünün uzatılması teknolojisini deneyen ilk şirkettir. Tavlama teknolojisi olarak adlandırılan bu teknoloji nükleer enerji santrallerinin güvenlik ve ekonomik performans alanlarında artış sağlayarak VVER-1000 reaktörlerinin ortalama
18
Resim 4: Rusya’nın Yüzen Nükleer Enerji Santrali Kaynaklar [1]https://www.taek.gov.tr/tr/hizmetlerimiz/nukleer-guvenlik/lisans/akkuyu-nukleer-santralilisanslamasi/700-akkuyu-nukleer-santral-projesi.html [2]https://tr.wikipedia.org/wiki/N%C3%BCkleer_enerji [3]https://www.enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Nukleer-Enerji [4]https://www.iea.org/reports/nuclear-power-in-a-clean-energy-system [5]https://whatisnuclear.com/ [6]http://static.dergipark.org.tr/article-download/8cef/8c28/6369/5ad4d93804fa6.pdf? [7]https://www.ans.org/nuclear/energy/clean/ [8]https://tr.wikipedia.org/wiki/N%C3%BCkleer_enerji_santrali [9]https://www.world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-t-z/turkey.aspx [10]https://greenliving.lovetoknow.com/Advantages_and_Disadvantages_of_Non_Renewable_Energy [11]http://www.nnr.co.za/what-is-nuclear-energy/ [12]https://www.nei.org/news/2019/how-reactor-actually-works [13]https://www.taek.gov.tr/tr/2016-06-09-00-43-55/135-gunumuzde-nukleer-enerji-rapor/838-bolum02-nukleer-enerjinin-temel-prensipleri.html [14]file:///C:/Users/w%C4%B1n10/Downloads/gunumuzde_nukleer_enerji.pdf [15]https://www.world-nuclear.org/nuclear-essentials/how-does-a-nuclear-reactor-work.aspx [16]https://www.trthaber.com/haber/dunya/dunyanin-ilk-yuzer-nukleer-guc-santrali-ticari-faaliyetebasladi-486816.html [17]https://www.worldnuclearreport.org/+-Russia-+.html [18]https://www.power-technology.com/news/russia-floating-nuclear-power-plant/ [19]https://www.world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-o-s/russia-nuclear-power. aspx [20]https://www.nei.org/fundamentals/nuclear-fuel [21]https://www.taek.gov.tr/tr/sik-sorulan-sorular/136-nukleer-enerji-ve-nukleer-reaktorler-sss/930-birreaktorde-notronlar-nasil-yavaslatilir.html [22]https://futureofworking.com/8-advantages-and-disadvantages-of-nuclear-energy/ [23]https://www.aa.com.tr/tr/dunya/rusyadan-nukleer-reaktorlerin-omrunu-uzatan-yeni-teknoloji/1323868 [24]https://www.enerji.gov.tr/
19
Resim Kaynak [1]https://www.gelgez.net/nukleer-santral-nedir/ [2]https://www.tgrthaber.com.tr/teknoloji/nukleer-santral-nasil-calisir-nukleer-santral-nedir-234593 [3]https://sifiratikturkiye.net/nukleer-enerjinin-fayda-ve-zararlari/ [4]https://www.elektrikde.com/dunyanin-ilk-rusya-yuzen-nukleer-santrali-ticari-faaliyete-gecti/
Emine Baydere Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) eminebaydere99@gmail.com
20
SAKARYA ÜNİVERSİTESİ’NİN BATARYA PROJESİ AB’DEN 7 MİLYON TL’LİK DESTEK ALDI Sakarya Üniversitesi’nin, insansız hava araçları (İHA) ve elektrikli otomobiller dahil pek çok alanda kullanabilmek için geliştirdiği lityum sülfür batarya projesi, Avrupa Birliği (AB) Horizon 2020 programından 980 bin euro destek aldı.
ve elektrikli feribotlar dahil olmak üzere geniş bir kullanım alanı olacak.
Sakarya Üniversitesi’nden (SAÜ) araştırmacılar, insansız hava araçları (İHA) ve elektrikli otomobiller gibi birçok alanda kullanılabilecek yeni nesil bataryaları milli imkanlarla üretmek için çalışıyor. Üniversiteden yapılan açıklamada, “Yerleşik Uygulamalar için Yüksek Enerji Yoğunluğuna Sahip Lityum Sülfür Bataryalar” başlıklı projenin Avrupa Birliği (AB) Horizon 2020 programından 980 bin euro (yaklaşık 7 milyon 531 bin TL) destek aldığı ifade edildi. Enerji sektöründe, batarya alanındaki dışa bağımlılığın azaltılmasını amaçlayan proje, SAÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü ile SAÜ Araştırma ve Uygulama Merkezinde görev yapan Dr. Mahmud Tokur’un koordinatörlüğünde yürütülecek. Projede ayrıca Sakarya Üniversitesi’nden Prof. Dr. Hatem Akbulut ve Doç. Dr. Tuğrul Çetinkaya araştırmacı, Abdulkadir Kızılaslan ise yardımcı araştırmacı olarak görev alacak.
18 ülkeden 300’den fazla kuruluşun başvurusu arasından fonlanmaya değer bulunan proje kapsamında, İHA’lar için yüksek enerji yoğunluklu lityum-sülfür bataryalar üretilecek. Konuya ilişkin açıklamalarda bulunan Dr. Tokur, üretilecek bataryaların elektrikli araçlar, elektrikli feribotlar ve sabit depolama sistemleri de dahil olmak üzere geniş bir kullanım alanı olduğunu belirtti. Çalışmanın, TOGG tarafından üretilecek yerli otomobile temel oluşturabilecek milli araç batarya sistemlerinin geliştirilip üretilmesi için önemli bir birikim oluşturacağını ifade eden Dr. Tokur, “Lityumiyon bataryaların bazı güvenlik risklerini ortadan kaldıracağız. Aynı zamanda lityum-iyon bataryaların çok düşük ve çok yüksek sıcaklıklarda oluşan dezavantajlarını da ortadan kaldırmayı planlıyoruz” dedi.
Üretilecek yerli bataryaların İHA’lar, elektrikli araçlar
21
PROJE, TÜRKİYE’NİN ENERJİ KONUSUNDA DIŞA BAĞIMLILIĞINI AZALTMAYI HEDEFLİYOR Sakarya Üniversitesi olarak, Türkiye’de batarya alanında geniş bir altyapıya sahip olduklarını vurgulayan Dr. Tokur, “Bu noktada dünyada da sayılı üniversitelerden birisiyiz. Türkiye’nin en önde gelen ileri kabiliyetlerle donatılmış SAÜ Enerji Depolama
Laboratuvar altyapısıyla SAÜ bilim insanları olarak ülkemiz kaynaklarının daha verimli bir şekilde kullanılmasına katkı sağlamayı, aynı zamanda da enerji konusunda dışa bağımlılığımızı azaltmayı amaçlıyoruz” şeklinde konuştu.
22
HİDROFİLİK ETKİLEŞİM SIVI KROMOTOGRAFİSİ (HILIC) Bir karışımı oluşturan bileşenlerin hareketli bir faz yardımıyla sabit bir faz üzerinde değişik hızlarda hareket etmeleri ve fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki farklılıkların faydalanılarak birbirlerinden ayrılması esasına dayanan ayırma yöntemine kromotografi denir[1].
hidrofilik etkileşim sıvı kromotografisi veya HILIC kromotografi olmaktadır[1].
Çok çeşitli kromotografi yöntemi bulunmaktadır. Her bir yöntemin farklı bir uygulama alanı, avantajı ve dezavantajları bulunmaktadır. Son yıllarda ise en dikkat çeken kromotografi yöntemi ise
Bileşikler arasındaki hidrofilik özelliklerin etkileşim farkını kullanan bir ayırma modudur. HILIC modundaki elüsyon sırası ters faz modunun tersidir[2]. HILIC prensibi organik bir mobil fazın bir polar sabit faz üzerinden geçirilmesine dayanır. Bu, sabit fazın
1990 yılında Dr. Andrew Alpert tarafından bulunmuştur. İlk defa karbohidratların ayrılması için kullanılmıştır. Kromotografi de şeker analizi için refraktör dedektör adı verilen özel bir dedektör kullanılmaktadır. Ancak sınırlı kullanım özelliklerinden dolayı her şeker analizinde kullanılamamaktadır.
yanında su ile zenginleştirilmiş bir tabaka oluşturur. Hidrofilik, bu tabakaya bölünür ve mobil faz daha hidrofilik hale geldikçe, artan hidrofiliklik sırasına göre ayrılır. (beyaz daire = hidrofilik analit; gri daire = yarı hidrofilik analit, siyah daire = hidrofobik analit)[3].
HILIC TEKNİĞİ ÖZELLİKLERİ Hidrofilik ve yüksek polarite değerine sahip türlerin ayırımı için hareketli faz olarak sudan daha düşük bir polarite indisine sahip olan, su ile karışabilen ve genellikle % 55 (hacim/hacim)’ın üzerinde bir organik çözücü ve suyun kullanıldığı yeni bir sıvı kromatografi tekniğidir. Hidrofilik etkileşim sıvı kromatografisi genellik ile ters faz kolonlarda az ya da hiç tutulmayan, oldukça polar
ve hidrofilik bileşiklerin ayırımı için kullanılan bir sıvı kromatografisi tekniği olarak da tanımlanabilir[1]. Ters faz sıvı kromotografisinde sorun olan polar ve hidrofilik bileşikleri ayırmak HILIC la çok daha kolaydır. Kütle spektroskopisinde ters faza göre daha yüksek hassaslık sağlar. Bu üstünlükleri ile çok sayıda araştırmacının dikkatini çekmektedir[1].
23
HILIC üç ana LC yönteminin özelliklerini birleştirir.
* Normal faz kromotografisi ile sabit faz çeşitleri * Ters faz kromotografisi ile organik çözücü çeşitleri ve tampon, derişim, pH özellikleri * İyon kromotografisi ile de yüklü bileşikler yönünden kesişim noktaları bulunmaktadır[4].
HILIC KROMOTOGRAFİ UYGULAMA ALANLARI HILIC, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok çeşitli biyomedikal uygulamalara sahiptir:
belirlemek için proteinlerin sindirimini takiben polar peptitleri ayırmak
* Kimya Mühendisliği
* Farmakoloji - proteinler, peptitler ve antikorlar dahil olmak üzere polar ilaçları ve metabolitleri analiz etmek
* Biyokimya - protein fonksiyonlarını ve stabilitesini
24
* Tarımsal - fenolik asitler, karbonhidratlar, peptitler ve flavonoidler gibi bitki özütlerinin polar bileşenlerini analiz etmek
* Amino asitler * Suda çözünebilen vitaminler * İlaç metabolitleri * Metabolomik çalışmaları * Lipidomik * Polar bileşiklerin ayrılması[7]
* Gıda endüstrisi - gıda kontaminantlarını, deniz biyotoksinlerini, küçük polar bileşikleri ve biyojen aminleri (bu organizmalar tarafından üretilen) tespit etmek[6].
NH2 H 2N
H2 C
H2 C
H2 C
H2 C
H 2N N
CH C
O
H2 C
CH
HN
OH
OH O
Glikoz- Karbohidrat
NH2
HN
H2 C
H 2N
CH C
O
CH
C
CH
OH
OH
CH3
OH
Flavonoid
Amino Asitler
HILIC KROMOTOGRAFİ AVANTAJLARI NELERDİR? HILIC, geleneksel ters faz yöntemleriyle zayıf bir şekilde tutulan polar ve iyonize çözünenlerin analizi için vazgeçilmez bir teknik haline gelmiştir. Hem HILIC hem de ters faz analizine uygun örnekler için teknikler tamamlayıcı niteliktedir. Aslında, bu tür numuneler için, HILIC kullanımı, MS ve diğer evaporatif detektörlerle uygun birleşme, mobil fazın düşük viskozitesi (uzun sütunların kullanımına izin verir) ve bazı temel farmasötikler için iyi tepe şekilleri nedeniyle avantajlı olabilir. Bununla birlikte, HILIC ayırma mekanizması, tekniğin daha yaygın bir şekilde benimsenmesine engel olabilecek karmaşık görünmektedir. Bazı basit parametrelerin etkisinin daha iyi anlaşılması, daha basit yöntem geliştirmeye yol açabilir. Biyofarmasötiklerin karakterizasyonu ve metabolomikte kullanımı gibi bazı yeni uygulamalar, tekniğin ters faz metodolojisini tamamlayıcı olduğu bu alanlarda kullanım için iyi bir potansiyel olduğunu göstermektedir[7].
* Daha kolay ve kısa örnek hazırlama süresi * HILIC'te kullanılan yüksek organik mobil fazın ESI ile MS'de artan duyarlılık sağlaması avantajına sahiptir[8].
Çok sayıda avantaja sahip olan HILIC kromotografi; * Polar ve hidrofilik bileşiklerin analiz edilmesi
25
O
C
Kaynaklar 1. Kılıç, P. (2013). HILIC şartlarında immobilize hümik asitlerin bazı sabit faz özelliklerinin incelenmesi (Doctoral dissertation, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü). 2. http://www.chromatographyonline.com/hilic-critical-evaluation son erişim tarihi: 12.06.2020 3. https://www.researchgate.net/publication/234084656_Glycopeptide_enrichment_for_MALDI/TOF_mass_ spectrometry_analysis_by_Hydrophilic_Interaction_Liquid_Chromatography_Solid_Phase_Extraction_HILIC_ SPE/figures?lo=1 son erişim tarihi: 10.06.2020 4. https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/hydrophilic-interaction-chromatography son erişim tarihi: 10.06.2020 5. https://www.thermofisher.com/tr/en/home/industrial/chromatography/chromatography-learning-center/ liquid-chromatography-information/hilic-hplc-uhplc-columns-information/hilic-overview/advantages-hilic.html son erişim tarihi: 10.06.2020 6. https://www.news-medical.net/life-sciences/Hydrophilic-Interaction-Chromatography-Applications.aspx son erişim tarihi: 10.06.2020 7. http://www.chromatographyonline.com/hydrophilic-interaction-liquid-chromatography-update son erişim tarihi: 10.06.2020 8. https://www.hplc.eu/Downloads/Inertsil_HILIC.pdf son erişim tarihi: 10.06.2020
Selinay Özel Kimya Mühendisi (Yüksek Lisans Öğrencisi) selinayozel95@gmail.com
26
KOVİD-19 TEDAVİSİNDE KULLANILAN İLAÇLARIN İZOTOPLARI YERLİ İMKANLARLA SENTEZLENECEK Yıldız Teknik Üniversitesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Bakırdere ve ekibinin geliştirdiği projeyle yeni tip koronavirüs tedavisinde kullanılan “klorokin” ve “hidroksiklorokin” adlı ilaçların izotopları yerli imkanlarla sentezlenecek.
Araştırma ekibinde yer alan YTÜ Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Ömer Tahir Günkara’nın sentezleyeceği izotopların analitik uygulamaları ise ekibin diğer üyelerince Fen Edebiyat Fakültesi’ndeki Analitik Kimya Araştırma Laboratuvarı’nda yapılacak.
Yıldız Teknik Üniversitesi (YTÜ) Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Sezgin Bakırdere ve ekibi tarafından, yeni tip koronavirüs (Kovid-19) tedavisinde kullanılan “klorokin” ve “hidroksiklorokin” adlı ilaçların izotoplarının yerli imkanlarla sentezlenmesi amacıyla geliştirilen projenin desteklenmesi için Sağlık Bakanlığına bağlı Türkiye Sağlık Enstitüleri Başkanlığına (TÜSEB) başvuruldu.
Çalışmayla sıtma tedavisinde de kullanılan ve sağlık açısından olumsuz durumlar oluşturabilme potansiyeli bulunan bu kimyasalların vücutta ne tür metabolitlere dönüştüğü ve oluşan bileşenlerin sağlığı ne derece etkilediğine yönelik çalışmaların önünün açılması hedefleniyor.
Projenin kabul edilmesinin ardından 52 kişilik Bakırdere Araştırma Grubunun üyeleri, bilimsel çalışmalara başladı. Proje kapsamında, Kovid-19 tedavisinde birçok ülkede kullanılan “klorokin” ve “hidroksiklorokin” kimyasallarının aktif bileşenlerinin izotopları yerli imkanlarla sentezlenecek, enfekte olmuş insanların vücut sıvılarında bu kimyasalların hızlı ve doğru bir şekilde tayin edilmelerine yönelik analitik yöntemler geliştirilecek.
27
İZOTOPLARIN SENTEZLERİ DÜNYADA İLK OLACAK Soruları yanıtlayan Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA) Asosye Üyesi de olan YTÜ Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Sezgin Bakırdere, bilim insanları olarak Kovid-19’la mücadele için üzerlerine düşen görevi yapmak amacıyla hayallerini projeye dönüştürdüklerini belirterek, TÜSEB’e sundukları çalışmanın kabul gördüğünü ve desteklendiği söyledi. Proje kapsamında, eskiden sıtma hastalığının uzun yıllardır kullanılan, şu anda da Kovid-19’un tedavisinde kullanım alanı bulan “klorokin” ve “hidroksiklorokin” kimyasalları üzerinde çalışacaklarını belirten Bakırdere, bu kimyasalların da yan etkilerinin bulunduğuna dikkati çekti. Bakırdere, bu kimyasalların özellikle deriyle ilgili problemler oluşturduğunun, sağırlığa ve körlüğe
neden olduğunun literatürde raporlandığını, ölüm vakalarının da azımsanmayacak derecede fazla olduğunu kaydederek, şunları anlattı: ” ‘Bununla ilgili neler yapabiliriz?’ diye proje ekibimizle konuştuk. Yerli ve milli olarak bu kimyasalları sentezlemek için çalışmalara başladık. Bu ilk kez mi yapılacak? Hayır. Klorokin ve hidroksiklorokin dünyada sentezi yapılan kimyasallar ama biz onların izotoplarını sentezleyeceğiz. İzotopların sentezleri dünyada ilk olacak. Bu kimyasalların döteryumları ile azot15’lerini sentezleyip kimyasallarını işaretleyeceğiz. Bunların kan ve idrarda çok eser seviyelerde yüksek doğrulukta tayinleri için analitik yöntem geliştireceğiz.”
İLAÇLARIN SAĞLIK ÜZERİNE NEGATİF ETKİLERİ MİNİMUMA İNDİRİLEBİLECEK Sentezleyecekleri klorokin ve hidroksiklorokin izotoplarını hastalarda denenmek üzere doktorlara ulaştıracaklarını aktaran Bakırdere, “Hastalarda doz ayarlaması yapılabilecek. Tedavi mekanizmasının nasıl etki ettiği tespit edilebilecek. Bir hekim bunun izotopunu alıp hastaya verdiğinde onun hangi dokuda ne tür etkilere sahip olduğunu rahatlıkla gözlemleyebilecek. Buna göre ilacın dozunu ayarlayabilecek. Bu ilaçların sağlık üzerine negatif
etkilerini minimuma indirebilecekler.” diye konuştu. Bakırdere, projenin 14 Mayıs’ta kabul edildiğini, ertesi gün de çalışmalara başladıklarını belirterek, “Nihai hedefimiz 8 ay içerisinde bu projenin bitmesi ama yakın hedefimiz 4-5 ay içerisinde tamamlamak. Çünkü dünya genelinde yüz binlerce kişi öldü, ne kadar kişinin de öleceğini bilmiyoruz. O yüzden hızlı hareket etmemiz lazım.” dedi.
DÜNYA GENELİNDE KULLANILABİLECEK BİR REFERANS YÖNTEM OLACAK Bu kimyasalların kan ve idrarda yüksek hassasiyette tayinine yönelik izotop esaslı bir yöntemin olmadığına, bunu ilk defa geliştireceklerine dikkati çeken Bakırdere, şunları kaydetti: “Hedeflerimize ulaşabilirsek dünya genelinde kullanılabilecek bir referans yöntem olacak. Proje sonuçlarını yayınladığımız zaman literatürde birçok çalışmanın önünü açmış olacağız. Literatürdeki diğer bilim insanları da bunların hangi metaboliklere dönüştüğünü, vücutta hangi dokulara gittiğini,
o dokularda ne oranda biriktiğini, kanda verilen kimyasalın olduğu gibi mi kalıp kalmadığını veya herhangi bir fregmanta bölünüp bölünmediğini rahatlıkla tespit edebilecekler. Biz metabolit araştırmaların önündeki taşı kaldıracağız. Arkasından birçok projenin geleceğini ümit ediyoruz.” Bakırdere, çalışmaların büyük bölümünü GC-MS cihazında yapacaklarını, sentezlere hızlı bir şekilde başlayacaklarını ve veri elde ettikçe de TÜSEB’i bilgilendireceklerini söyledi.
TÜRKİYE ŞAMPİYONLUĞA OYNUYOR Kovid-19’la mücadele için Türkiye’de yapılan aşı ve ilaç projelerine değinen Bakırdere, bu alanda TÜBİTAK ve TÜSEB’in çok iyi çalışmalar yaptığını belirtti.
Salgın sürecinin çok iyi yönetildiğini vurgulayan Bakırdere, “Virüs gelmeden önce Bilim Kurulu oluşturuldu ve Kurul’un önerileri harfiyen uygulanmaya başladı. Türkiye’yi Kovid-19’la
28
savaşan ekip olarak düşünürsek, dünyadaki 234 ülke arasından ilk 3’e girer. Çünkü çok iyi bir takım oluşturuldu. Devlet büyüklerimiz sağ olsunlar, bu alanda çok gayret sarfettiler. Türkiye, Kovid-19 liginde bilim anlamında şampiyonluğa oyunuyor.” değerlendirmesini yaptı.
Bakırdere, dünyadaki gelişmiş ülkeler arasında yer alan ABD, İngiltere, Fransa ve İtalya’da ölümlerin katbekat arttığına ama Türkiye’de salgının kontrol altında tutulduğuna işaret etti.
29
TÜM DETAYLARIYLA CERN Avrupa Nükleer Araştırma Merkez ya da Fransızca ismiyle Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire'in kısaltmasıyla CERN, İsviçre ve Fransa sınırında yer alır ve dünyanın en büyük parçacık fiziği
laboratuvarı olma özelliğini taşır. CERN 1954 yılında 12 ülkenin katılımıyla kurulmuştur ve günümüzde 21 tam üyesi, 2 tam üyelik adayı ve 1 de ortak üyesi (Türkiye) vardır.
Fotoğraf 1: CERN Binası CERN'de yürütülen araştırmaların asıl amacı geliştirilmesi, bilgisayar teknolojisi, tıpta tedavi ve maddenin yapısını ve maddeyi bir arada tutan teşhis uygulamaları, yeni elementlerin bulunuşu en kuvvetleri anlayabilmektir. Cern de yapılan çoğu önde gelen CERN araştırmalarındandır diyebiliriz. çalışmanın temelini parçacık hızlandırıcılar oluşturur. Burada yapılan araştırmalar sayesinde elektronik, Parçacık hızlandırıcılarında çok yüksek enerjilere telekomünikasyon, nanobilim, malzeme bilimi, ve çarpışma sayılarına ulaşmak mümkündür. nükleer tıp ve radyoterapi, bilişim teknolojisi Süper iletken teknolojisinin CERN hızlandırıcıları savunma sanayi ve mühendisliğin çeşitli dallarına kullanılarak geliştirilmesi, yeni temiz enerji ışık tutulabilecektir. Aşağıdaki tabloda CERN’de kaynaklarının araştırılması, yeni reaktör sistemlerinin kullanılan hızlandırıcılar ve projelerini görebilirsiniz. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) ALICE-ATLAS-CASTOR-CMS-FP420-HV-QF-LHCb deneyi-LHCfMoEDAL-TOTEM Büyük Elektron–Pozitron ALEPH DELPHI OPAL L3 LEP5 LEP6 Çarpıştırıcısı (LEP) Süper Proton Sinkrotronu (SPS) CNGS-NA48-NA49-NA58/COMPASS NA60 NA61/SHINE NA62 UA1 UA2 Proton Sinkrotronu (PS) AD Proton Synchrotron Booster AIDA DIRAC ELENA ISOLDE ISOLTRAP MISTRAL WITCH Lineer Hızlandırıcılar CTF3 LINAC LINAC 2 LINAC 3 LINAC 4 Diğer hızlandırıcılar ve deneyleri BEBC CAST CLOUD ISR LEAR LEIR n-TOF OSQAR PS210 Gelecek projeler High Luminosity Large Hadron Collider-Very Large Hadron ColliderInternational Linear Collider-Compact Linear Collider Şekil 2: CERN’de kullanılan bazı hızlandırıcılar ve bu hızlandırıcılar kullanılarak yapılan projeler
30
CERN'DEKİ BAZI ÇARPIŞTIRICILAR VE DEDEKTÖRLER LHC: Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC, Large Hadron Collider) dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık çarpıştırıcısı olarak bilinen LHC şimdiye kadar inşa edilmiş dünyadaki en büyük çarpıştırıcıdır. Çevresi yaklaşık 27 km olan LHC yer yüzeyinden 100 metre aşağıdadır. Maddeyi yüksek sıcaklık ve yüksek yoğunlukta incelemek için tasarlanmıştır. Bu sayede Büyük Patlama'dan hemen sonra oluşan plazma ortamındaki kuarkgluon birleşimleri gerçekleşebilir. LHC'de çok yoğun iki proton demeti 14 TeV'lik kütle merkezi enerjisinde çarpıştırılır. Proton demetleri vakum altında ışık hızına yakın bir hızda çarpıştırılır ve her
saniyede yaklaşık 600 milyon çarpışma meydana gelir. Sistem, süper iletken teknolojisi kullanarak mutlak sıfırın hemen üstünde -271 °C'de çalıştırılır. Bu, dünyada erişilmiş en yüksek çarpışma enerjisidir, dolayısıyla bu sayede maddeyle ilgili bugüne kadar bilinmeyenlerin gün ışığına çıkması mümkün olacaktır. Yüksek enerji fiziği araştırmalarında bir çığır açılacak, mevcut teorilerin aradığı birçok sorunun cevabı, evrenin oluşumu da dâhil olmak üzere, CERN’de yapılacak deneylerden elde edilecektir. ALICE, ATLAS, CMS, LHCb ve TOTEM deneyleri LHC deneylerindendir.
Fotoğraf 3 : Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC, Large Hadron Collider) LEP: LEP çarpıştırıcısı kullanılarak 45 GeV’lik elektron ve pozitron demetlerini çarpıştırmaya 1989'da başlandı. LEP'in amacı Z bozonunu üretmek ve incelemekti. Daha sonraki yıllarda demet enerjisi arttırılarak W bozonu çiftleri üretildi ve incelendi. 2000 yılından sonra LEP kapatıldı, söküldü ve içinde bulunduğu tünele Large Hadron Collider (LHC) hızlandırıcısının kurulmasına başlandı. Süper Proton Synchrotron (SPS) 1970 yıllarında inşa edilmişti ve 7 km uzunluğundaydı. SPS, protonları ve antiprotonları, elektronları ve pozitronları (Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısı (LEP) için enjektör olarak kullanmak için) ve ağır iyonları hızlandırmak için kullanılmıştır.
Proton Synchrotron (PS), CERN'in hızlandırıcı kompleksindeki önemli bir bileşendir ve burada Proton Synchrotron Booster tarafından sağlanan protonları veya Düşük Enerji İyon Halkası'ndan (LEIR) ağır iyonları hızlandırır. 628 metrelik bir çevre ile PS, ışınları halkanın etrafına bükmek için 100 dipol içeren 277 geleneksel (oda sıcaklığı) elektro mıknatısa sahiptir. Hızlandırıcı 25 GeV'ye kadar çalışır. Protonlara ek olarak, hızlandırılmış alfa parçacıkları (helyum çekirdekleri), oksijen ve kükürt çekirdekleri, elektronlar, pozitronlar ve antiprotonlar vardır. Lineer hızlandırıcı 2 (Linac 2), CERN'deki deneylerde kullanılan protonların başlangıç noktasıdır. Doğrusal hızlandırıcılar, silindirik iletkenleri şarj
31
etmek için radyofrekans boşlukları kullanır. Protonlar, dönüşümlü olarak pozitif veya negatif yüklü iletkenlerden geçer. Arkalarındaki iletkenler parçacıkları iter ve önlerindeki iletkenler çekerek parçacıkların hızlanmasına neden olur. Küçük dörtlü mıknatıslar, protonların sıkı bir ışın içinde kalmasını sağlar.
FCC (Gelecek Dairesel Çarpıştırıcı) adı verilen LHC den 3,7 kat daha büyük ve 8 kat daha güçlü yeni çarpıştırıcıyı tasarlıyor. Cenevre yakınlarında yeraltına inşa edilecek olan FCC 26 milyar dolara mal olacak ve 2050’de kullanıma girecek. FCC, LHC gibi sadece protonları kafa kafaya çarpıştırmayacak. Aynı zamanda elektron-pozitron (antielektron) ve belki de elektron-proton çarpışmaları gerçekleştirecek.
Avrupa Nükleer Enerji Merkezi (CERN), 13 teraelektronvolt enerji düzeyi ile bugün dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan LHC’nin yerine
Şekil 4: FCC ve LHC nin kapladığı alanlar Her geçen yıl yeni çalışma ve araştırmalara imza atan CERN sayesinde Dünya ve Evren’e dair pek
çok aydınlatılmamış konu aydınlatılabilir ve özellikle parçacık fiziği gibi birçok alana ışık tutulabilir.
Kaynaklar https://home.cern/science/accelerators/super-proton-synchrotron R.P. Kirshner, “the Extravagant Universe”,Princeton, 2002 https://home.cern/science/accelerators/linear-accelerator-2 https://web.itu.edu.tr/~kcankocak/docs/ntv-kerem-cankocak-cern-yanlislar-dogrular.pdf https://www.taek.gov.tr/tr/sesame/1036-cern-arastirmalar.html
Rabia Önen Kimyager (Yüksek Lisans Öğrencisi) onenrabia06@gmail.com
32
SUDAKİ ZEHİRLİ KROMUN FİLTRELENMESİ
Hexavalent krom, dünyadaki su kaynaklarını kirletmeye devam ediyor ve bir ABD şirketi bu Şubat ayında çalışanları riske attığı için para cezasına çarptırıldı. Hexavalent krom, özellikle solunduğunda veya yutulduğunda son derece toksik olarak kabul edilir ve kullanımı Avrupa’da ve dünyanın birçok ülkesinde düzenlenir. Genotoksik olduğu, DNA hasarına ve kanserli tümörlerin oluşumuna yol açtığı düşünülmektedir. Şimdi, EPFL kimyagerler kaldırma kirletici, bu kez altı değerlikli krom, enerji verimli süreçler geliştiriyoruz su . Sonuçlar bugün Malzeme Kimya A Dergisi’nde yayınlanmaktadır . EPFL’nin Fonksiyonel Malzemeler Laboratuvarı baş yazarı Wendy Queen, ” Temiz suya erişim sağlamak günümüzün en önemli zorluklarından biri.” “Su kirleticilerini hızla giderebilen enerji verimli süreçlerin geliştirilmesi, insan sağlığını ve çevresel refahı küresel olarak geliştirme çabalarımızda önemli bir rol oynamaktadır.” Kraliçe ve meslektaşları, çözeltiden belirli maddeleri toplayabilen sünger benzeri malzemeler geliştiriyorlar. Malzemeleri aslında metal-organik çerçeveler (MOF) olarak adlandırılan kristallerdir ve bilim adamları bu kristal yapıları belirli bir maddeyi yakalamak için uyarlamaktadır. Malzemeler son derece gözeneklidir ve bu MOF’ların
bir gramında bulunan temas yüzeyi alanı bir futbol sahasınınki kadar büyük olabilir. Hedef madde daha sonra bu gözeneklere girer ve adsorpsiyon adı verilen bir işlemle iç yüzey alanına yapışır. Bilim adamları daha önce malzemelerinin, çözelti içinde çözünmüş altın, cıva ve kurşun gibi diğer maddeleri etkili bir şekilde adsorbe edebileceğini gösterdiler . Örneğin, 1 gram MOF neredeyse 1 gram altın verir. Kraliçe, EPFL bilim adamı Berend Smit ve EPFL Ph.D. öğrencisi Bardiya Valizadeh, altı değerlikli kromun sudan çıkarıldığını gösterdi. Nispeten hafif bir madde olan hekzavalent krom ile MOF’ler, MOF gram başına yaklaşık 208 miligram çıkarabilir. Eğer MOF ışık parlayacak, ayrıca, bundan sonra çok zehirli dönüştüren altı değerlikli krom nispeten toksik olmayan üç değerli içine krom . Laboratuar dışında suyu dekontamine etmek için teknolojiyi uygulamak için ilave gelişmeler gerekmektedir. Kraliçe, “Süngerlerimizle ilgili en güzel şey, nispeten kolay ve ucuz olmalarıdır.” “Bir sonraki adım süngerlerimizi daha büyük ölçeklerde test etmektir.” Örneğin, bilim adamları 1 kg MOF’un yaklaşık 15 CHF’ye mal olmasını beklerken, 1kg altın yaklaşık 55.000 CHF değerinde.
Haberi Çeviren : Gözde Öncel
33
Colby College'daki bir lisans öğrencisi olan Joe Forzano, bu buz kristalleri oluştuğunda yerçekimi filtrasyonuyla safsızlıkları gidermek için diklorometan ile naftalimit bazlı bir polimer arıtmaktaydı. Filtre kağıdından çıkan diklorometan buharı, havadaki nemin dondurulmasına neden olan ısınmayı havadan çeker ve sonunda buz kristalleri o kadar çok büyür ki, Joe Forzano, bu fotoğrafı çektikten sonra olan filtre kağıdını saklamıştır.
