Deprem, sel, çığ düşmesi gibi doğa olaylarının ne kadar tehlikeli olabileceğini maalesef ülkemizde son yıllarda yaşanan felaketlerde sık sık deneyimledik. Ancak bunlar arasında bir tanesi çoğu zaman gözümüzden kaçıyor; yıldırım. Yıldırım düşmesi başta yangınlar olmak üzere pek çok büyük felaketin başlangıcı olabilir ve hatta direkt olarak bir canlının üstüne düştüğü zaman sonu ölüm bile olabilir.
Yıldırım düşmelerine karşı en büyük silahımız ise paratonerdir. Paratoner sistemi yüzlerce yıldır insanlar tarafından yıldırım düşmelerine karşı önlem amacıyla kullanılıyor. Özellikle elektrik yükünün yoğun olduğu şehirlerde ve yüksek binalarda paratoner kullanmak gerçek anlamda hayat kurtarıcıdır. Gelin paratoner nedir, nasıl çalışır, ilk kez nasıl keşfedildi gibi soruları biraz daha yakından inceleyelim.
Paratoner nedir?
Paratoner, tüm dünyada yüzlerce yıldır kullanılan ve yıldırımdan korunma sistemi olarak adlandırılan bir önlem sisteminin en etkin parçalarından biridir. Yani bilinenin aksine bu sistemin adı paratoner değildir. Paratoner yalnızca bu karmaşık sistemin bir parçasıdır. Ancak en önemli parçasıdır demek mümkün.
Yıldırımdan korunma sistemi; yakalama parçası olan paratoner, iletken, topraklama ve dalgalanma önleyiciden oluşur. Yıldırımı düştüğü anda yakalayan parça paratonerdir. Tarih boyunca farklı kullanımları olsa da temel olarak bu sistemin büyük bölümü metal malzemeden yapılır. Böylece elektrik yüklü yıldırım, hiçbir yere zarar vermeden toprağa iletilir.
Paratoner nasıl çalışır?
Öncelikle paratoner takılmak istenilen bina uzmanlar tarafından incelenir. Hangi sıklıkla yıldırım düşeceği, ne kadar bir çapa sahip olacağı, ne kadar enerji yüklü olarak gelebileceği üzerine çalışmalar yapılır. Bu çalışma sonucuna göre farklı paratoner türlerinden en uygun olanı seçilir.
Uygun yıldırımdan korunma sistemi seçildikten sonra ilk olarak metal paratoner binanın en yüksek noktasına yani yıldırıma en yakın noktaya yerleştirilir. Yıldırımı yakalayan paratonerin enerjiyi iletmesi için aşağı doğru iletken sistem döşenir. İletkenin gönderdiği enerjinin toprağa karışması için topraklama sistemi ve toprağın emdiği enerjinin dağılmaması için de bir dalgalanma önleyici sistem yerleştirilir.
Yıldırımdan korunma sisteminin çalışma prensibi ise basittir; enerji ve sıcaklık yüklü yıldırımın metal sistem tarafından kendine çekilmesi ve çekilen gücün de en zararsız hedef olan toprağa verilmesi. Evlerde kullanılan topraklama sisteminin çok daha büyük enerjilere dayanabilecek güçte olan versiyonu gibi görebiliriz.
Neden paratoner kullanıyoruz?
Tüm dünya ülkelerinde paratoner kullanımı, belirli yasalar ve bu yasalara uygun yönetmelikler çerçevesinde zorunlu tutulmuştur. Ancak paratoner kullanımının tek nedeni yasal zorunluluk değil, hayat kurtarmaktır. Yasalar serbest bıraksa bile kimse binasına yıldırım düşmesini istemez.
Yıldırımlar, ortalama 20 bin santigrat derece sıcaklığa sahiptir. Bu sıcaklık seviyesinin yakıcılığı tartışılamaz bile. Yetmezmiş gibi bir de elektrik yüklüdür. Elektrik yükü, direkt olarak kullandığımız elektrik ağına geçebilir ve akım kontrolünü bozarak tüm şehir şebekesini bozabilir. Yıldırım ile birlikte gelen ışık ve gök gürültüsü, nasıl bir güce sahip olduğunun en büyük göstergesidir.
Yıldırımın gücünü gördükten sonra insanlık ister istemez bu korkunç doğa olayına karşı önlem almak istemiş ve bu nedenle paratoner kullanmıştır. Paratoner, yalnızca şehirlerde kullanılmaz. Orman yangınlarının en büyük doğal sebebi de yine yıldırımlar olduğu için ormanlık alanlarda da farklı yıldırımdan korunma sistemleri kullanılmaktadır.
Paratoner nasıl keşfedildi?
Amerika Birleşik Devletleri’nin kurucu isimlerinden olan Benjamin Franklin, aynı zamanda bugün tüm dünyada kullanılan paratoner sisteminin de mucididir. Franklin’in paratoneri bulma hikayesi, bu buluşun insanlık için ne kadar önemli olduğunu ve mucidin canını ortaya koymuş olduğunu bize gösteriyor.
15 Haziran 1752 tarihinde, fırtınalı bir Philadelphia gününde Benjamin Franklin metal çerçeveli bir uçurtma uçurdu. Uçurtma ipinin ucuna da metal bir anahtar bağladı. Zaman geçtikçe anahtarın elektriklenerek etrafa kıvılcımlar saçtığını gördü. Bunun anlamı, metal anahtarın elektrostatik yüklü olduğu ve yıldırım düşmelerinin de bir elektrostatik boşalma olduğuydu.
Benjamin Franklin, elektrik ateşi olarak isimlendirdiği yıldırımların bulutlar arasından çıktığı anda kendilerine bir yol aradıklarını ve ortada metal bir boru olursa direkt olarak bu yolu kullanacaklarını düşündü. Bu çalışma sonrası 1753 yılında, bugün hala Franklin tipi olarak isimlendirilen paratoneri icat etti.
Paratoner türleri:
- Franklin paratonerler
- Faraday kafesleri
- Erken Yayıncı Emisyon paratonerleri
- Havai Kablolar
Tarih boyunca dünya çapında kullanılmış 4 temel yıldırımdan korunma sistemi bunlardır. Ancak günümüzde en yaygın olarak kullanılan Early Streamer Emission yani Erken Yayıncı Emisyon türüdür. Bu sistemin yaygın olarak kullanılmasının nedenleri kolay kuruluyor olması, yaklaşık 80 metrelik yarıçapta koruma sağlıyor olması ve maliyetinin çok daha düşük olmasıdır.
Yine de bu 4 temel yıldırımdan korunma sistemi de farklı noktalarda kullanılmaya devam ediyor. Uzmanlar tarafından yapılan incelemelerde bir hedef yani korunması gereken alan belirleniyor ve bu alanın yarıçap genişliğine göre farklı türler tercih ediliyor. Yıldırımın düşme sıklığı ve gücü de tercih sırasında dikkat edilen önemli kriterler arasında.
Yıldırım nasıl oluşur?
Yıldırım düşmesi olarak isimlendirdiğimiz doğa olayı, enerji yüklü bir bulutun elektrik boşaltmasıdır. Yer ve bulut arasındaki elektrik yüklerinden biri negatif, biri pozitif olduğu zaman yıldırım düşmesi olayı ile karşılaşırız. Bu boşalma olayı o kadar şiddetlidir ki iletken olmayan hava bile yarılarak bu akışa izin vermek zorunda kalır.
Her bulut böyle bir yüke ya da yıldırım düşürme potansiyeline sahip değildir. Yıldırım düşmesi kümülonimbus, kısaca Cb olarak anılan bir bulut türüne özel bir durumdur. Günlük hayatımızda pek karşılaşmayacağımız bu bulut türleri ile tahmin edebileceğiniz gibi yağmurlu ve fırtınalı günlerde karşılaşırız.
Yıldırım düştüğü zaman ortaya çıkan enerji yaklaşık bin joule, sıcaklık ile 20 bin santigrat derecedir. Bu olayın açığa çıkardığı enerji nedeniyle yıldırım düşmesine gök gürültüsü ve şiddetli bir ışık da eşlik eder. Bir insana yıldırım çarpma olasılığı ise 600 binde bir olarak hesaplanmıştır. Bu, oldukça düşük bir ihtimaldir.
Yıldırımdan korunma sisteminin bir parçası olan paratoner nedir, nasıl çalışır, nasıl keşfedilmiştir sorularını yanıtladık ve konu hakkında bilmeniz gereken detayları anlattık. Yıldırım düşmesi riski asla hafife alınmamalı ve risk altında olan tüm binalar mutlaka paratoner ile korunmalıdır.
