Fransızca “paratonnerre” kelimesinden Türkçe’ye geçen paratoner, Türk Dil Kurumu’nda (TDK) “yıldırımsavar” adıyla tanımlanmaktadır. Günümüzde hemen hemen herkes paratonerin kısaca yıldırıma karşı koruma sağladığını bilir. Gök gürültüsü ve şimşek eşliğinde bulut ile yer arasında meydana gelen yüksek gerilimli elektrik boşalmasına ise yıldırım denir. Yabancı kaynaklardan derlediğimiz bu yazımızda; Paratoner ve Yıldırım nedir? Paratoneri kim icat etti ve ne işe yarar? Paratoner nasıl çalışır? Yıldırımsavar çeşitleri nelerdir? Parafudr nedir? Paratoner ve parafudr arasındaki fark nedir? sorularına yanıt bulacaksınız.
Yıldırımsavar veya Paratoner nedir? sorusunu şu şekilde cevaplayabiliriz: Yıldırım düşmesini önlemek için bir fırtına bulutu tarafından salınan elektrik yükünü yeryüzüne yönlendirmeyi sağlayan iletken metal çubuklardır. Bir bakıma ‘yıldırım yemi’ olarak tasarlanan paratoner, yıldırım enerjisini yakalamak ve iletken teller kullanarak doğrudan toprağa iletmek için yüksek binalarda en üst noktaya yerleştirilir.
Yeri gelmişken burada bir parantez açıp, kısaca yıldırım hakkında hafızaları tazeleyip, paratoner konusuna dönmek daha faydalı olacaktır.
Gök gürültüsü ve şimşek eşliğinde bulut ile yer arasında meydana gelen yüksek gerilimli elektrik boşalmasına yıldırım denir.
Soğuk bir cephe sıcak bir cepheyle karşılaştığında, birincisi ikincisinin altından geçerek, birkaç kilometre kalınlığında olabilen kümülonimbus (cumulonimbus) bulutlarında yükselen ve alçalan rüzgarlar yaratır. Zıt elektrik yükleri oluşturulur, bulutun alt kısmı negatif, üst kısmı ise pozitif olarak yüklenir. Bulutların etkisi altında, zemin de pozitif yükler alır. Tüm bu yüklerin birikmesi çok güçlendiğinde ise yıldırım, negatif yüklü bulutun tabanından fırlar ve pozitif yüklü bir nesneye, düzenli olarak başka bir buluta çarpar ve yıldırım düşmesi gerçekleştir.
Genellikle buluttan buluta gerçekleşen yıldırım, bazen buluttan yere ya da yerden buluta doğru da gerçekleşebilir. Yıldırım günde yaklaşık 5 milyon defa dünya yüzeyine çarpar. Yıldırım düşmesi çoğu zaman zarar vermese de zaman zaman bir insana çarparak kişide felç, görsel ve/veya işitsel rahatsızlıklar bırakabileceği gibi ölümüne de sebep olabilir. Diğer yandan ağaca çarpması durumunda da yangın çıkmasına neden olur.
15 Haziran 1752 tarihinde yıldırımın elektrik olduğunu kanıtlayan Benjamin Franklin (1706-1790), uçurtmalarla yaptığı deney ile paratoneri icat etti.
Diğer bilim insanlarının elektrik deneylerine ilk kez 1746’da Boston, Massachusetts’te rastlayan Franklin, 1750’de elektrikle ilgili deneylerine başladı ve yıldırımın elektrik olduğunu varsaydı. 1752 yılında ise bulutlardan kıvılcımların çıkarılmasına yol açan bir uçurtma deneyi yaptı. Bu bağlamda Franklin, Avrupa bilim dünyasının büyük ilgisini çeken hipotezlerini uygulamak için, fırtınalı bir havada demir uçlu bir uçurtma uçurdu. Deney esnasında iletken çubuklar kullanmanın tehlikelerini fark eden Franklin, bunun yerine bir uçurtmaya bağlı ıslak bir kenevir ipinin iletkenliğini kullandı. Yıldırımın uçurtmaya çarptığı anda, kenevir ipi hemen metal anahtara yüksek voltajlı elektrik akışını iletti. Havadan elektrik yükü alan anahtarın ilk işaretinde Franklin, yıldırımın bir elektrik şekli olduğunu biliyordu. Böylece Franklin, kıvılcımlara neden olacak yıldırımın aslında elektriksel olduğunu kanıtladı.
Franklin’in deneyleri onu Philadelphia’daki kendi evine ilk paratoner takmaya yöneltti.
Paratonerin prensibi, yıldırımı başka bir yere değil, üzerine düşmeye teşvik etmektir. Bunun için yıldırımın elektriğini doğrudan toprağa yönlendirmek için metal kablolarla toprağa bağlanan bir doruk üzerine yerleştirilmiş bir çubuktan oluşur.
Yıldırımdan korunma sistemi, bir yakalama cihazı (paratoner), akımı toprağa yönlendirmeyi amaçlayan iniş iletkenleri (metal kablolar), birbirine bağlı toprak elektrotları ve son olarak tüm metal kütleler ile toprak elektrotları arasındaki bağlantılardan oluşur.
Paratoner hiçbir şekilde yıldırımı çekmez ancak tepe etkisi sayesinde atmosferin oluşturduğu yalıtkanlığın bozulma yolunu daha olası hale getirir. Bu döküm, genellikle bir öncü tarafından başlatılan bir rotayı takip eder. Örneğin; Eyfel Kulesi, dev bir paratonerdir.
Farklı paratoner türleri mevcut olmakla birlikte günümüzde dört çeşidi yaygın olarak kullanılmaktadır.
Faraday Kafesi: Koruma sistemi, tüm çatıyı ve korunacak binanın kenarlarını kaplayan birkaç noktadan oluşur. Kafes şeklindeki yakalama uçları, toprak bağlantıları ile toprağa bağlanır. Böylece Faraday kafesi olarak da bilinen bir kafes oluşturur. Boyutları ve aralarındaki mesafe, istenen koruma seviyesine bağlı olarak değişir. Koruma çözümü pasiftir.
Franklin Çubuğu: Tek çubuklu paratoner olarak da adlandırılan sistem,1749’da Benjamín Franklin tarafından icat edilen ve bugün kullanılmaya devam eden en eski yıldırımdan korunma sistemidir. Yapının boyutuna ve iniş iletkenlerine bağlı olarak bir veya daha fazla uçtan oluşur. Ya doğrudan tesisatın topraklama elektroduna ya da koruma tipine ve ulusal çalışma uygulamalarına bağlı olarak, kendisi tesisatın topraklamasına bağlı olan özel bir topraklama elektroduna bağlanır.
Radyoaktif Paratoner: Franklin çubuğundaki gibi alınan yükü, istenilen noktalara ya da toprağa verir.
İçerisindeki radyoaktif izotopların oluşturduğu iyonizasyon ile yıldırımdan korunma sağlar.
Aktif Paratonerler: PDA (Les Paratonnerres à Dispositif d’Amorçage) tipi paratoner olarak da bilinir. Türkiye’de de çok kullanılan bu metotta; Basit bir çubukla, yıldırımın izleyeceği yükselen izleyici doğal olarak oluşur, PDA bu yükselen izleyiciye erken bir aşamada neden olur ve bu da yıldırımı başka bir noktadan ziyade bu noktaya çeker. Tek çubuklu modele göre daha geniş koruma yarıçapı sunar. PDA, örneğin hastaneler veya okul binaları gibi büyük yapılar için özellikle uygundur.
Genellikle karıştırılan paratoner ve parafudr; yıldırım ve elektrik dalgalanmalarına karşı tam olarak aynı şeyi korumayan iki koruma unsurudur. Bu iki cihaz birçok yönden farklılık gösterir. Parafudr bir elektrik tesisatını korurken; paratoner elektrik tesisatınızı yıldırımın etkilerinden korumak için kullanılmaz.
Özellikle biri bir yapının çatısına veya en yüksek kısmına, diğeri elektrik panosu seviyesinde, bir bina içinde aynı yere kurulmazlar.
Diğer yandan paratoner uygulamasının parafudr kullanımını zorunlu kıldığını da belirtmekte fayda var. Yani binada paratoner varsa elektrik tesisatında parafudr olması gerekir.
https://www.electriciteguide.com/actualites/le-paratonnerre.htm
https://www.fi.edu/history-resources/franklins-lightning-rod
http://scihi.org/benjamin-franklin-lightning-rod/
https://www.techno-science.net/definition/6755.html
https://www.electriciteguide.com/actualites/le-paratonnerre.htm