Yıldırımlardan Korunma Yöntemleri

Cumartesi, 18 Ağustos 2007

Yağışlı havaların pek önemsenmeyen, ancak büyük bir tehlike yaratabilen meteorolojik oluşum olarak kabul edebileceğimiz yıldırımlardan iki ayrı şekilde korunma yöntemlerini “Pasif Korunma” ve “Aktif Korunma” olarak iki başlık altında toplamak mümkündür. PASİF KORUNMA: - Pasif Yakalama Ucu: Pasif korunma yönteminde; yıldırımdan korunma yüksek noktalara sivri uçlu metallerin konulup toprak bağlantısının yapılması ile sağlanır. Bu konuda ilk çalışmalar 1760 yılında Franklin tarafından yapılmıştır. Korunması gereken binanın üzerine sivri uçlu bir demir konularak iletkenlerle toprağa irtibatlanması ile ilk yıldırımsavar (paratoner) sistemi kurulmuştur. Konulan çubuğun etkinlik sahası çubuk boyunu yarıçap kabul eden bir daire şeklindedir. Günümüzde ise koruma çapı çubuk boyu olarak kabul edilmektedir. Yıldırımın sivri uca düşerek oradan toprağa verilmesi sağlanır. Böylece düşen yıldırımın binaya ve çevresine zarar vermesi engellenmiş olur. - Faraday Kafesi: 1884 yılında Melsens tarafından ortaya atılarak günümüzde de etkin korunma için sıklıkla kullanılan “Faraday Kafesi” geliştirildi. Faraday’ın yaptığı çalışmalarda iletken bir kafes içinde elektrik alanının sıfır olduğu belirlenmiştir. Bu bilgiyi kullanarak, Melsens yıldırımdan korunması istenilen yapıyı bakır iletkenlerle yatay ve dikey olarak kafes içine alarak ve çatıda belirli aralıklarla sivri uçlar çıkararak, tabanda da iletkenlerin çok noktada topraklama oluşturması suretiyle koruma sağlamıştır. Bu durumda binanın her tarafı eş potansiyel haline gelecek ve bina üzerine düşecek bir yıldırım, binaya zarar vermeden bakır kafes üzerinden toprağa akacaktır. Faraday kafesinin sağladığı güvenlik, gözlerinin boyutlarına bağlıdır. Gözler küçüldükçe koruma artmaktadır. Faraday kafesi doğru şekilde uygulandığında çok etkin koruma sağlayan bir yöntemdir. Ancak ilk kurulum maliyetinin yüksekliği ve çok doğru uygulama gerektirmesi, bakır kafesin oksitlenmesi durumunda ağır bakım maliyetleri uygulamanın çok yaygın olmasını engellemektedir. AKTİF KORUNMA: Aktif paratonerler (çekme uçları) yıldırımın oluşumunu engellemek veya yıldırımı üzerine çekerek daha güvenli bir korunma sağlama amacıyla kullanılmaktadır. Aktif paratonerlerde havanın iletken hale getirilerek yıldırımın, paratonerin sivri ucunda yakalanması amaçlanmaktadır. Aktif paratonerler, günümüzde üç ayrı biçimde bulunmaktadır. - Radyoaktif Paratonerler: Radyoaktif paratonerlerin çalışma prensibi, radyoaktif elementler kullanılarak korunması gereken yerde havayı iyonize ederek daha iletken hale getirme ve yıldırımı yıldırım çekme uçuna çekerek, buradan toprağa verme şeklindedir. M. Dauzere’nin (1930) yıldırımın çokça görüldüğü yerlerde havanın normal şartlara göre daha yüksek bir iyonizasyona sahip olduğunu gözlemlemesi, iyonize edici paratonerlerin kullanımının başlangıcı olmuştur. Bu konudaki ilk deneyi Szillard yapmıştır. Szillard, iletken bir çubuğun üzerine radyum koyarak yaptığı denemelerde başarılar elde etmesi ile radyoaktif paratonerlerin temelini teşkil etmiştir. Radyoaktif elementin yaydığı radyasyon ile havayı iyonize eden radyoaktif paratonerlerin gövdesi içinde kurşun bir hazne bulunmaktadır. Bu küresel kurşun haznenin üzerinde ışımanın engellenmemesi için delikler mevcuttur. Radyo element bu kurşun hazne içine konur. Işıma, kurşundan geçemeyeceği için üst kısımlardaki deliklerden havaya doğru yönelecektir. Bu saçılan pozitif iyonlar belli bir çap içindeki yıldırımı kendisine çekerek koruma sağlayacaktır. Koruma çapının belirlenmesinde kullanılan radyoaktif elementin miktarı belirleyici faktördür. Kullanılan element ne kadar fazla ise koruma çapı da o oranda artar. Radyoaktif madde çok fazla arttırıldığı halde koruma yarıçapında doğadaki bazı sınırlamalardan dolayı artış olmadığı belirlendiğinden, üretimlerinde en fazla koruma çapı 200 metre olacak şekilde planlanmaktadır. Paratonerlerde kullanılan radyoaktif element alfa, beta ve gama ışıması yapar. Radyasyon tarafından havanın iyonize olma miktarı alfa ışımasının kinetik enerjisiyle orantılıdır. Bu sebeple radyoaktif paratonerlerin üst kısımlarında ışımanın hızını yavaşlatmayacak şekilde boşluklar vardır. Işıma hızının azalması alfa partiküllerinin iyonlama gücünü neredeyse tamamen yok ederler. 1 mgr radyumun saniyede 136 milyon alfa partikülü ürettiği ve her bir partikülün 187 bin iyon çifti meydana getirdiğini dikkate alacak olursak, içinde 1 mgr radyum bulunan bir radyoaktif paratonerin bir saniyede 25,4 x 1012 tane pozitif iyon çifti meydana getirdiği görülür. Meydana gelen bu yüksek iyon sayısı kimi zaman, yıldırım düşürecek kadar fazla yüklü olmayan bulutları da tetikleyecek ve gereksiz yere risk oluşturabilecektir. Gama ışınlarının yıldırımı yakalamada bir rolü olmasa da paratonerde kullanılan radyoaktif element bu ışımayı da doğal olarak yapar. Gama ışıması insan sağlığı için son derece tehlikelidir. Yüksek seviyeli bir gama ışımasına karşı önlem alınmadığı takdirde mide bulantısı ve kusma ile başlayan rahatsızlıklar, hücre bölünmesinde düzensizlik, kanser, DNA yapısında bozukluklara (mutasyon) ve ölüme kadar ilerleyecektir. Bu paratonerlerde radyoaktif element olarak Americium 241 ve Radium 226 kullanılmaktadır. Bu elementlerin yıldırımı yakalamak için yaptıkları alfa ışımasının ömrü en iyi (kuru, yıprandırıcı olmayan) hava koşullarında 10 yıl iken, doğal hava şartlarında 5 yıla kadar düşebilmektedir. Beş ila on yıl arasında yıldırım yakalama ömrü olan radyoaktif paratoner ışınlarının insan sağlığına zararları ise çok uzun yıllar boyunca sürer. Montajı ve periyodik bakımları sırasında, yanına yaklaşırken dahi dikkatli olunması ve çıplak elle kati suretle temas edilmemesi, mümkünse özel eldivenler ve giysilerle yaklaşılması gerekmektedir. Paratoner içindeki radyoaktif elementin tutulduğu kurşun kılıfın yıldırım deşarjı anındaki yüksek sıcaklıktan erimesiyle oluşabilecek tehlike son derece ürkütücüdür. Serbest, koruyucu kılıfsız kalan radyoaktif element küresel bir şekilde ışıma yapacak ve paratonerin yaklaşık koruma çapı kadar olan bölgede radyasyon değeri istenmeyen biçimde artacaktır. Radyoaktif paratonerler, 1982 yılından beri Avrupa’da ve Amerika’da kullanımı yasaklanmış olup ülkemizde de TAEK’in 31.03.2000 tarihli yazısıyla, kullanımına sınırlandırma getirmek amacıyla içerdiği radyoaktif elementlerin ithalatı yasaklanmıştır. Bu paratonerlere sahip olanların, yetkilendirilmiş bir şirket vasıtasıyla paratoneri Atom Merkezi’ne teslim edilmesi istenmektedir. Amerikyum elementi ile çalışan radyoaktif paratonerlerin de kısa bir süre sonra yasaklanması beklenmektedir. Radyoaktif paratonerlerin pozitif yüklü bulutlardan oluşan (yıldırımların %10-%15’i) yıldırımlara karşı herhangi bir koruması yoktur. Sadece negatif yüklü bulutlardan oluşan yıldırımlara karşı koruma sağlar. - Piezzoelektrik Paratonerler: Piezzoelektrik elementler basınca maruz bırakıldığında yüksek gerilim üreten elementlerdir. Elementin bu özelliği paratoner üreticileri tarafından kullanılmış ve piezzoelektrik prensibiyle çalışan paratonerler imal etmişlerdir. Rüzgar etkisiyle salınım yapan paratonerin gövdesi, içerisindeki piezzoelektrik kristallerini basınca maruz bırakır ve yüksek gerilim darbeleri oluşur. Bu darbeler paratonerin yakalama ucu üzerindeki ark boynuzlarına gönderilir ve burada ark etkisiyle hava iyonizasyona uğratılır. Paratonerin çalışabilmesi salınım yapması gereksinimi ve bunun için rüzgara ihtiyaç duyulması bu paratonerin en büyük dezavantajıdır. - Elektrostatik Aktif Paratonerler: Elektrostatik paratonerin çalışma prensibi o anki havanın yüklerine göre elektrik alan şiddetinin arttırılmasına dayanmaktadır. Böylece negatif veya pozitif yıldırım çeşitlerine karşı koruma sağlamış olmaktadır. Yıldırıma karşı korumada en son geliştirilen bu yöntem hızla yaygınlaşmaktadır. Bu paratonerlerin çalışma prensibi, yıldırım yeryüzü ile birleşmeden önce yakalayarak deşarjı güvenli bir biçimde toprağa yapmaktır. Elektrostatik paratonerlerde bu nedenle yakalama hızı (Δt) önem kazanır. Havada oluşturduğu elektrik alan sayesinde yıldırıma iletken bir yol hazırlayarak toprağa veren elektrostatik paratonerler havayı iyonize etmediği için gereksiz deşarjlara neden olmamaktadır. 2 metre uzunluğunda çelik bir üniteden oluşan elektrostatik paratonerler özel bir bakım ihtiyacı duymamaktadır. Dünya’da ve Türkiye’de kullanımı hızla artmakta olan ve radyoaktif paratonerlerin yerini alan elektrostatik paratonerler yine 200 metre koruma çaplı olarak tasarlanmaktadır. Kullanım yerine göre $950-$1500 arasında maliyetleri bulunmaktadır. Kullanılan korunma yöntemi ne olursa olsun, yöntemin dikkatli ve doğru biçimde uygulanması ve özellikle son derece dikkatli topraklama (yıldırımı çeken ucun toprağa bağlanması) yapılması ayrıca periyodik olarak kontrolü gerekmektedir. Paratonerlerin toprak bağlantısının kuru havada en fazla 5Ω olması istenmektedir. Sonuç olarak insanların ve donanımların güvenli bir şekilde yıldırımlara karşı korunması için her kuruluş kendi üzerine düşen görevi yerine getirerek gereken tedbirleri almak durumundadır.

 

< Önceki		Sonraki >

ADnet Reklamları	Siz de reklam verin