Yıldırım nedir? Bulut kümeleri ile yer arasındaki elektrostatik deşarj olayına yıldırım denir. Normal şartlarda hava iyi bir yalıtkandır. Ancak her yalıtkanın da bir delinme gerilimi vardır. Havadaki nem arttıkça bu delinme gerilimi düşer. Bu nedenle yağmurlu ya da nemli havalarda yıldırım düşme ihtimali daha yüksektir. Yıldırım düşmesi çok hızlı gerçekleşen bir olaydır. Genellikle 10 ila 30 mikrosaniye (µs) arasında değişir. Yıldırım esnasında akan akım 25 kiloamper (kA) seviyesindedir. Yıldırım düşmesi nedeniyle, sadece Amerika Birleşik Devletlerinde her sene ortalama 47 insan ölmekte ve yüzlerce insan yaralanmaktadır. Bu nedenle dünya genelinde yıldırımdan korunma yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Yıldırım düşmesi direkt ve dolaylı olmak üzere ikiye ayrılır:
Direkt Yıldırım Düşmesi
Adından da anlaşılacağı gibi, yıldırımın direkt olarak bir cismin üzerine düşmesi olayıdır. Bu cisim bina, ağaç ya da bir canlı olabilir. Ancak yaygın inanışın aksine direkt yıldırım düşmesinden dolayı yaralanmalara sık rastlanmaz. Günümüzde özellikle şehir merkezlerinde yıldırımdan korunma sistemlerinin yaygınlaşması bu yaralanmaların önüne geçmektedir. Örneğin; kalabalık bir şehirde bir insanın üstüne yıldırım düşme ihtimali 3 milyonda 1’dir. Ancak açık arazilerde, bir canlının üzerine yıldırım düşmesi ölümcül sonuçlar doğurabilir. Ormanlık alanlara düşen yıldırımlar da büyük ölçekte yangına neden olabilir.
Dolaylı Yıldırım Düşmesi
Endirekt yıldırım düşmesi olarak da adlandırılır. Yıldırım nedeniyle yaralanmaların büyük çoğunluğu dolaylı yıldırım düşmelerinden kaynaklanır. Üç şekilde meydana gelir:
Atlama Yolu İle: Yıldırımın direk ya da ağaç gibi uzun bir cisme düşmesi ile gerçekleşir. Elektrik akımı, cisim üzerinden toprağa doğru ilerlerken atlama yapabilir. Fırtınalı bir havada, ağacın altında bekleyen bir kişi bu atlama nedeniyle yaralanabilir.
İletim Yolu İle: İletken bir cisme yıldırım düşmesi ile gerçekleşir. Enerji iletim hattı, metal çit, metal kapı, direk gibi. İletken bir cisme yıldırım düştüğünde elektrik akımı tüm cisim boyunca ilerler. Eğer bir kişi iletken bir cisimle temas halinde ise, yıldırım düşmesi anında iletim yolu ile yaralanabilir. Atlamadan farklı olarak, kilometrelerce uzunluktaki metal çite yıldırım düşmesi durumunda, siz yıldırımın düştüğü noktadan uzakta olsanız bile çarpılma ihtimaliniz çok yüksektir.
Zemin Yolu İle: Yıldırım direk ya da ağaç gibi bir cisme düştüğünde elektrik akımı toprağa doğru hareket eder. Ancak yıldırımın taşıdığı elektrik yükü çok fazladır ve bu yük toprağa yayılır. Yıldırım düşen bir cismin etrafındaki zeminde duran bir canlı yaralanabilir. Meydana gelen yaralanmaların çoğunluğu bu yol ile gerçekleşir. Örneğin; 2016 yılında Norveç’te bir araziye yıldırım düşmesi sonucunda 323 ren geyiği hayatını kaybetmiştir.
Yıldırımdan kaynaklanan yaralanmalar genellikle açık arazilerde ya da koruma tedbirleri alınmamış yerlerde meydana gelir. Bu yaralanmaların en aza indirilmesi için birçok koruma yöntemi geliştirilmiştir.
Yıldırımdan Korunma Yöntemleri
Yıldırımdan korunma yöntemleri iç yıldırımlık ve dış yıldırımlık olmak üzere ikiye ayrılır. Dış yıldırımlık sistemleri, bir yapıyı yıldırımın yakıcı-yıkıcı etkilerinden koruma işlevini görür. İç yıldırımlık sistemleri ise daha çok elektronik cihazları koruma işlevini görür.
Franklin Çubuğu / Yakalama Ucu
Franklin çubuğu, 18. Yüzyılın ortalarında Benjamin Franklin tarafından geliştirilmiştir. Günümüz paratonerleri hala bu sistemi temel alırlar. Çok basit bir yapıya sahiptir ve 3 ana parçadan oluşur. Yakalama ucu (hava terminali), iniş iletkeni ve toprağa çakılan bir kazıktan meydana gelir. Bu sistemin çalışma mantığı genellikle yanlış anlaşılır. Franklin çubuğu yıldırımı kendisine çekecek bir özelliğe sahip değildir. Ancak yıldırımı elektrik akımı olarak düşünürsek, elektrik akımı her zaman en az direnç gösteren yolu tercih eder. Franklin çubuğunun sivri olması, korunmak istenen binanın en yüksek noktasına yerleştirilmesi, iletken kablonun alüminyum ya da bakır gibi iyi bir iletkenden yapılmış olması gibi etkenler yıldırımın çubuğa düşme ihtimalini artırır. Ayrıca topraklama kazığının bulunduğu toprak tipi de önemlidir.
Radyoaktif Paratoner
Radyoaktif paratonerin yapı olarak Franklin çubuğundan bir farkı yoktur. Ancak bu paratonerin başlık kısmında Americium-241 ve Radyum-226 elementleri kullanılmıştır. Bunun nedeni ise bu elementlerin iyon yayması ve yıldırımı kendisine çekmesidir. Radyoaktif paratonerlerin kullanımı insan sağlığına verdiği zararlardan dolayı dünyanın çoğu bölgesinde yasaklanmıştır. Bu başlıklar Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) tarafından yetkilendirilmiş kişiler tarafından sökülmeli ve özel şekilde muhafaza edilmedir.
Aktif Paratoner
Radyoaktif paratonerlerin yasaklanmasından sonra geliştirilmiş bir sistemdir. E.S.E. (Early Streamer Emission) olarak da bilinir. Elektrostatik başlıklı ve piezoelektrik kristal başlıklı olmak üzere iki türü bulunur. Yapı olarak Franklin çubuğuna benzer. Paratonerin başlığında bir devre bulunur. Bu devre iyon yayarak yıldırımı kendi üstüne çeker. Elektrik yükü iniş iletkeni üzerinden toprağa gider. Aktif paratonerin koruma mesafesi satın aldığınız ürüne göre değişmektedir. 500 mt. ya da 1000 mt. çapta koruma sağlayan aktif paratonerler bulunmaktadır. Ancak bu sistemle ilgili en büyük sıkıntı henüz yönetmeliklere girememiş olmasıdır. Aktif paratonerin vadettiği koruma mesafesini sağladığına ya da gerçekten iyon salarak üzerine yıldırım çektiğine dair kesin bir kanıt yoktur.
Faraday Kafesi Yöntemi
Binanın en yüksek noktasından toprağa kadar kesintisiz bir şekilde iletkenlerle sarılmasıdır. Yatay ve dikey iletkenler topraklama sistemine bağlanır. Ayrıca çatıda bulunan metal uzantılar da topraklama sistemine bağlanmalıdır. Faraday kafesi yöntemi diğer yöntemlere göre daha fazla iletken gerektirir ve yapımı daha zordur. Ancak askeri kurumlar diğer sistemleri yeterince güvenli bulmadığından birçok askeri binada faraday kafesi yöntemi kullanılmaktadır.
Parafudr
Diğer 4 yöntemden farklı olarak parafudr, bir iç yıldırımlık sistemidir. Enerji iletim hattına yıldırım düşmesi durumunda oluşan aşırı akımlar, parafudr sayesinde toprağa iletilir. Bu şekilde sisteme bağlı cihazlar aşırı akımdan ve yüksek gerilim darbelerinden korunmuş olur.
