Sümer ŞAHİN Başbuğumuz Alparslan TÜrkeş’in aziz hatırasına ithaftır




Yüklə 166.45 Kb.
tarix24.04.2016
ölçüsü166.45 Kb.
NÜKLEER ENERJİ VE TÜRKİYE’DE DURUM

 

Sümer ŞAHİN

 Başbuğumuz Alparslan TÜRKEŞ’in aziz hatırasına ithaftır.

Başbuğumuz Alparslan TÜRKEŞ nükleer teknolojinin Türkiye Cumhuriyeti için önemine en vakıf devlet adamı idi. Kendisi ile tanışmamız ve vefatına kadar kesintisiz devam etmiş olan çok yakın ve samimi dostluğumuzun temeli de nükleer bilimler üzerine atılmış idi.

27 Mayıs ihtilali esnasında Almanya’da lisan eğitimi yapmakta idim. Başbuğumuzun adını yurt dışında iken duymuş, Turancı olduğunu öğrendikten sonra da büyük bir sevgi beslemiş idim. 1970 yazında Stuttgart Üniversitesinde uzay-atom reaktörleri üzerindeki doktoramı tamamladıktan sonra, Karadeniz Teknik Üniversitesi kadrosunda göreve başladım. Oradan görevli olarak İstanbul Teknik Üniversitesine geldiğim 1970 güzünde, İstanbul Spor ve Sergi Sarayında büyük bir ülkücü şölen tertip edilmiş idi. Şölen esnasında, değerli kardeşimiz Arif ÖZKÖK beyefendi beni tanıştırırken

- Başbuğum. Türkmen atom doktoru

diyerek tanıttı. Başbuğumuz da çok sevinerek

- Türkmen'den atom doktoru da çıktı mı? Bundan sonra sık, sık görüşelim.

diyerek memnuniyetini belirtti.

Uzun yıllar süren şahsi dostluğumuz esnasında Başbuğumuzla nükleer teknoloji konusunda pek çok bilgi alış verişimiz oldu. Kendi ifadelerine göre, nükleer teknolojinin ehemmiyetini çok iyi bildikleri için, 27 Mayıs ihtilalinin akabinde Başbakanlık Müsteşarlığı görevini yürütürken verdiği ilk talimatlardan birinin, 1960 bütçesinden derhal 50.000.000.TL ayrılarak bir nükleer santral inşaatına başlanması olduğunu ifade ederdi. Fakat 14’ler olayından sonra bu faslın da kapanmış olduğunu üzüntü ile ifade ederdi.

Aşağıdaki yazı, sağlığı esnasında başbuğumuzla aynen paylaşmış olduğumuz görüşleri ihtiva etmektedir. Cenab-ı Hak’kı en çok seven ve bu sebeple Allah’ın da en çok sevdiği millet olduğuna inandığım, mensubu olmakla hamd ve iftihar ettiğim, Türk milletinin bilgilerine arz ederim. Yazının  . bölümü, nükleer enerji konusunda genel bilgiler ve MHP’ nin görüşleri sunulmuştur.   . bölümde ise, Gazi Üniversitesi bünyesinde yürüttüğümüz, 21. asra yönelik araştırma konularımızın bazıları takdim edilmektedir.

. NÜKLEER ENERJİ



.1. Nükleer Teknolojinin Ülkemiz İçin Ehemmiyeti

Nükleer yakıtlar (233 U,235 U, 239 Pu gibi), kimyasal yakıtlara (kömür, petrol gibi) nazaran birim kütle başına (kg) takriben 108 misli daha fazla enerji ihtiva etmektedirler. Buna paralel olarak, konvansiyonel teknolojiden nükleer teknolojiye geçiş esnasında, medeniyet ve teknoloji alanında yapılan sıçrama, yelkenli gemiden buharlı gemiye, atlı arabadan benzinli motorları kullanan arabalara ve uçaklara geçişte yaşanan tekamülden daha büyük olmuştur. Ülkemizde, ilerideki yıllarda elektrik ihtiyacının önemli bir kısmını karşılaması için sipariş edilmesi zaman, zaman gündeme getirilen nükleer santralların, elektrik üretiminin yanı sıra, ülkemizin çağdaş teknoloji alanında da önemli bir sıçrama yapmasına hizmet etmesi hususuna da çok dikkat etmek gerekir. Yani sipariş edilecek nükleer santralların, ülkemize yüksek teknoloji transferinin lokomotifi olması planlanmalıdır. Bunun ön şartı da, nükleer santral kuruluşu esnasında yerli sanayiinin payının yüksek tutulması, sipariş esnasında ilgili yan sanayiinin Türkiye’de ne ölçüde kurulmasının planlandığının, ihale ve pazarlık merhalelerinde açık bir şekilde, önemi vurgulanarak ele alınması gerekir. Bunun ön şartı da, nükleer santral kuruluşu esnasında yerli sanayinin payının yüksek tutulması, sipariş esnasında ilgili yan sanayiinin Türkiye’de ne ölçüde kurulmasının planlandığının, ihale ve pazarlık merhalelerinde açık bir şekilde, önemi vurgulanarak ele alınması gerekir. Yerli sanayiinin katkısı düşük tutularak kurulacak bir nükleer santral, pahalı bir ithal malı olmaktan öteye gidemez. Yerli sanayinin katkısı, birinci reaktörü takip edecek diğer reaktörlerde de gitgide en önemli husus, ülke sanayiinin katkısının yüksek olacağı ve ilerde bizzat yapabilmemizin mümkün olabileceği reaktör tipine yönelik doğru teknoloji seçimi olmalıdır. Böyle bir strateji uygulanması ile Türkiye nükleer teknolojiye girerken, pek çok yan dallarda da teknolojik sıçrama yapacaktır. Bu tekamül, başta makine, elektronik, malzeme, konstrüksiyon, tasarım, proje işletmeciliği ve bilgisayar teknolojisine şamil olmak üzere sosyal davranış sahalarına kadar uzanacaktır. Yine unutulmaması gereken diğer bir gerçek de, nükleer teknolojinin ilerlemesi yönünde yürütülecek araştırma ve geliştirme faaliyetlerinin, sadece nükleer sahalarla sınırlı kalmadan, en geniş bir şekilde bilim ve teknolojiye yapacağı katkılar ile 21. asır cemiyetlerinin entellektüel değerlerinin yapılanmasına büyük hizmetler edeceğidir.

Bugün uluslararası nükleer santral piyasasında satışa sunulan nükleer reaktörler, yakıt ve yapıları yönünden iki tip genel grupta toplanabilirler:

a) Zenginleştirilmiş nükleer yakıt kullanan hafif su soğutmalı nükleer reaktörler,

b) Tabii uranyum kullanan ağır su soğutmalı nükleer reaktörler (CANDU).

Hafif su reaktörleri, hidrojen izotopunun fazla miktarda nötron yutmasından dolayı az zenginleştirilmiş nükleer yakıt kullanmak mecburiyetindedirler. Zenginleştirme oranı %3-4 mertebesindedir. Zenginleştirilmiş nükleer yakıtın belli başlı satıcısı A.B.D. olduğundan, bu yönden önemli bir dış bağımlılığa sebep olurlar. Reaktörlerin yakıtlarını ihtiva eden kazanların çapı 3-5 m civarındadır. Ayrıca, hali-hazırda uluslararası reaktör piyasasında satışa sunulan hafif su reaktörlerinin kazanlarının, yapıları itibarı ile, soğutucu akışkanın sıcaklık ( 350  C) ve basınçlarına ( 150 atm) dayanmaları gerekmektedir. Bu durum, kazanların yüksek alaşımlı çelikten imal edilip, cidar kalınlıklarının da 15-20 cm civarında olmasını gerektirir. Böyle bir teknolojiyi yerli sanayiinin orta ve hatta uzun vadede gerçekleştirebilmesi mümkün değildir.

CANDU reaktörleri ise tabii uranyum kullandıklarından nükleer yakıt yönünden tam bağımsızlığa imkan verirler. Reaktör kazanı da sadece kendi ağırlığını taşıyacak şekilde projelendirilmiştir. Kazan cidarı sadece 90  C’ da moderatör sıcaklığına maruzdur. Bu yüzden düşük vasıflı ve 2.5 cm kalınlığında çelik saçtan imal edilir. Böyle basit bir imâlatı yerli sanayi her an gerçekleştirebilir. Soğutucu akışkanın yukarda belirtilen sıcaklık ve basıncı ise, 20 cm çapında ve bir kaç mm kalınlığındaki basınç tüplerince karşılanır. Böylece bu tip reaktörler kolay bir teknoloji teşkil ederler.

CANDU reaktörlerinde yakıt değişimi reaktör çalışırken gerçekleştirilir. Santralın durdurulması gerekmez. Bu durum da ayrıca çok önemli bir avantajdır.



 

 

Tablo 1: Nükleer Enerji Üretiminin Ülkelere Göre Dağılımı (Aralık 1995)



 

Elektrik

Üretenler

İnşaat

Safhasında

Toplam

Ülke İsmi

Reaktör Sayısı

Nükleer Güç (MWel)

Reaktör Sayısı

Nükleer Güç (MWel)

Elektrikteki Nükleer Pay (%)

A.B.D.

109

98784

1

1165

22.5

Almanya

20

22017

-

-

29.1

Arjantin

2

935

1

692

11.8

Belçika

7

5527

-

-

55.5

Brezilya

1

626

1

1245

0.2

Bulgaristan

6

3538

-

-

46.4

Çek Cumhuriyeti

4

1648

2

1824

20.1

Çin(Komünist)

3

2167

-

-

1.2

Çin (milliyetçi)

6

4884

-

-

28.9

Finlandiya

4

2310

-

-

29.9

Filipinler

-

-

1

620

-

Fransa

56

58493

4

5810

76.1

Gün. Afrika

2

1842

-

-

6.5

Hindistan

10

1695

4

808

1.9

Hollanda

2

504

-

-

4.9

İngiltere

35

12908

-

-

25.0

İran

-

-

2

2146

-

İspanya

9

7124

-

-

34.1

İsveç

12

10002

-

-

46.6

İsviçre

5

3050

-

-

39.9

Japonya

51

39917

3

3757

33.4

Kanada

21

14907

-

-

17.3

Kazakistan

1

70

-

-

0.5

Kore

11

9120

5

3870

36.1

Küba

-

-

2

816

-

Litvanya

2

2370

-

-

85.6

Macaristan

4

1729

-

-

62.3

Meksika

2

1308

-

-

6

Pakistan

1

125

1

300

0.9

Polonya

-

-

2

880

-

Romanya

-

-

2

1300

-

Rusya Federasyonu

29

19843

4

3375

11.8

Slovak Cumhuriyeti

4

1632

4

1552

44.1

Slovenya

1

632

-

-

39.5

Ukrayna

16

13629

1

1165

37.8

Dünya Toplamı

437

343712

39

32594

17.0

 

.2. Nükleer Teknolojiye Geçmiş Olan Ülkeler

Tablo 1’den de rahatça görülebileceği üzere, günümüzde nükleer teknoloji, elektrik enerjisi üreten nükleer santrallar vasıtasıyla 36 kadar ülkeye fiilen girmiş bulunmaktadır. Halihazırda toplam 343 824 MWel kurulu güce sahip olacak olan 56 yeni nükleer santral da inşaat halindedir. Litvanya’nın elektrik üretiminin %87’si, Fransa’nın %78’i, Belçika’nın %59’u nükleer reaktörler tarafından üretilmektedir. Sovyet Rusya işgalinden kurtulan eski Doğu Bloğu ülkelerinden, Çek Cumhuriyeti’ndeki nükleer elektrik payı %29, Slovenya ve Macaristan’da %43, Bulgaristan’da ise %37’dir. Tablo 1’deki diğer ülkelerin yakından incelenmesi, Türkiye’mizin yüksek teknoloji yarışında, şimdiye kadar ki yöneticilerimiz tarafından ne kadar geri bırakıldığını çok açık bir şekilde ortaya çıkarmaktadır. A.B.D.’ de bugün %21’de seyreden nükleer enerji üretiminin, 21’inci asrın ilk yarısında %50’lere yükseltilmesi hedeflenmektedir. Başta A.B.D.’ de olmak üzere, Avrupa Birliği’nde, Japonya’da ve Rusya Federasyonu’nda, çekirdek parçalanmasına dayanan konvansiyonel nükleer enerji üretiminin yanı sıra çekirdek kaynamasına dayanan termo-nükleer füzyon reaktörlerinin geliştirilmesi konusundaki araştırmalar da büyük desteklerle yoğun olarak sürdürülmektedir. Füzyon enerjisinin ne kadar önemli bir enerji kaynağı olduğuna aşağıdaki kısa bilginin ışık tutabileceği kanaatindeyim.

En kolay füzyon reaksiyonu, iki ağır hidrojen çekirdeğinin (döteryum ile trityumun veya döteryum ile döteryumun) birbirleri ile kaynaşarak birleşip enerji açığa çıkarmasından ibarettir. Tabiatta bulunan suyun takriben 1/5000 kadarı ağır hidrojen olan döteryumdan teşekkül eder. Bir litre tabii suda(deniz, göl, buzul, akarsu, yağmur, vs.) bulunan döteryumdan elde edilen füzyon enerjisi 300 litre benzinin enerjisine eşdeğerdir. Yani, füzyon reaktörlerinin devreye girmesi ile musluklarımızdan akan veya denizlerde, göllerde, akarsularda, yağmurda bol miktarda bulunan su, kendi hacminin 300 misli benzin kadar enerji verebilecektir. Unutmayalım ki Kâinat, füzyon teknolojisi esas alınarak yaratılmıştır. Bir füzyon reaktörü olan Güneş’imizdeki enerji, Güneş Sistemimizdeki toplam enerji kaynaklarından milyarlarca defa daha fazladır. İnsan oğluna düşen görev, bu zengin enerji kaynağından istifade edebilme sanatını, yani nükleer bilim ve teknolojiyi geliştirmektir.

Yukarıda işaret ettiğimiz gibi, ülkemizin nükleer teknolojiye geçmesindeki yegane engel, kendi oylarımızla seçip, yönetime getirdiğimiz, uzun vadeli, ülkeye hayırlı programı ve projeleri gerçekleştirmek yerine, iktidara gelir gelmez, sadece ve sadece gelecek seçim telaş ve hesaplarına düşen kadrolardır. Yoksa nükleer teknoloji üreten ülkeler, bu teknolojilerini pazarlayabilmek için %100 kredi teklifleri ile birlikte gelmektedir. 1970’li yıllardan beri de bu konu sık, sık tazelenerek kamu oyunun gündeminde karşımıza çıkmaktadır. Bu konu gündeme gelince, dış güdümlü bazı odaklar da (Çevreciler) derhal aleyhte faaliyete geçmektedir.

 

 



.3. Nükleer Santraller ve Çevre

İnsanların az bilgilendirildikleri hususlar karşısında, korkuları büyük olur. İnsanın fıtratı, yapısı, yaratılışı böyledir. Bundan istifade eden, ülkemizin geri kalmasını isteyen bazı dış düşmanlarımız da, kendi içerimizdeki insanların bazılarını kandırarak, çevrecilik maskesi altında nükleer santrallara karşı düşmanca kampanya yürütmektedirler. Halbuki gerçekte, batı teknolojisine dayanan nükleer santrallar bilinen en emin ve çevre yönünde en güvenilir teknik yapılardır. Kömür santralları ile bir mukayese yaptığımızda şöyle bir tablo ile karşılaşırız:

Misal olarak 1360 MWel kurulu güce sahip olan Afşin-Elbistan Termik Santralını ele alalım. Bu santral yılda 18.000.000 ton çok düşük kaliteli linyit kömürü kullanır. Böyle bir santralden kül, duman, kükürtdioksid, azod-oksijen bileşikleri halinde çevreye yayılan kimyasal kirliliğin boyutlarını tasavvur edebiliyor musunuz? Taşkömürü kullanan, 300 MWel kurulu güce sahip olan Zonguldak-Çatalağzı Termik Santralının yıllık yakıt ihtiyacı da 1.500.000 ton kadardır. Kamu oyunun dikkatinden kaçan önemli bir husus, kömür yakıtının içinde bir miktar bulunan uranyum ve toryum gibi tabii radyo-aktif elemanların da, kömür santrallarının bacasından çevreye salıverildikleridir. A.B.D.’ndeki Çevre Koruma Ajansı’nın (Environmental Protection Agency-EPA) yayınladığı bilgilere göre, kömür santrallarının kül ve duman halinde çevreye saldıkları artıkları, içinde bulunan radyoaktif uranyum ve toryumun sebep olduğu radyoaktif çevre kirliliği, aynı enerjiyi üreten nükleer santralların sebep olduğu toplam radyasyon kirliliğinin 100 misli civarındadır. Nükleer santrallar sıkı bir radyasyon denetimi altında bulunurlar. Kömür santrallerinde ise radyasyon denetimi söz konusu değildir. Radyasyon kirliliği nazar-ı dikkate alınmaz.

EPA’ nın tespitlerine göre 1982 yılında kömür santralları A.B.D.’ de 616 milyon ton kömür yakmışlardır. Kömür içindeki ortalama uranyum miktarı milyonda 1.3, toryum miktarı da milyonda 3.2 kadardır. Buna göre A.B.D.’ deki kömür santralları 1982 yılında çevreye 801 ton uranyum ve 1971 ton da toryum salmışlardır. Bu miktarın takriben %1 kadarı dumanla atmosfere karışır, geriye kalan %99’u da külde kalır. Aslında bunun radyoaktif madde saklama kurallarına göre muhafaza ve kontrol altında bulundurulması, yeraltı sularına sızmasının ve çevreye karışmasının uzun bir vadede (milyonlarca yıl boyunca) önlenmesi gerekir. Böyle bir duruma dikkat edilmediği için, kömür santralları, çevreyi sadece kimyasal artık olarak değil, aynı zamanda radyo-aktif olarak da devamlı olarak kirletmektedir.

Yine aynı kaynağa göre 1982 yılında kömür santralları Dünya çapında 2.8 milyar ton kadar kömür yakarak çevreye 3640 ton uranyum ve 8960 ton toryum salmışlardır. Çernobil kazası ile tanınan nükleer santralın içindeki toplam nükleer yakıt miktarının 30 ton civarında bulunduğu ve kaza esnasında bu yakıtın ancak %5-10 kadarının çevreye yayıldığı düşünülürse, 1982 yılında Dünya’daki kömür santrallarının çevreye 100’den fazla Çernobil reaktörünün içindeki nükleer yakıtın hepsi kadar uranyum ve bunun 2.5 misli kadar da toryumu salıverdikleri anlaşılır.

Gözden kaçan diğer bir husus da kömür santrallarının çevreye yaydıkları kirlilik içinde bulunan uranyum ve toryum elemanları temizlenip ayrılabildikleri takdirde, bunlardan nükleer santrallar vasıtasıyla elde edilebilecek elektrik enerjisinin, bu radyo-aktif artıkları çevreye salan kömür santrallarının ürettiği enerjinin 1.5 katı kadar olacağıdır. Yani kömür santralları sadece radyo-aktif çevre kirliliğine yol açmakla kalmıyorlar, aynı zamanda çevreye salıverdikleri kıymetli nükleer yakıtın israfına da sebep oluyorlar. EPA’ nın tespitlerine göre kömür santrallarının 1937’den itibaren bugüne kadar çevreye saldıkları radyo-aktif maddeler ile 2060 yılına kadar çevreye yayacakları tahmin edilen miktarlar şekil 1’de gösterilmiştir. Kömür santrallarının sebep olacağı radyo-aktif çevre kirlenmesinin, bilhassa 2000 yılından sonra çok korkunç boyutlara ulaşacağı tahmin edilmektedir. 2000 yılında kömür santrallarından çevreye 5000 ton uranyum bırakılacaktır ki bu miktar Çernobil reaktörünün içindeki toplam nükleer yakıtın 150 misli kadardır. Yani 150 tane Çernobil reaktörünün içindeki toplam nükleer yakıt, kömür santralları vasıtasıyla çevreye yayılmış gibi olacaktır. Kömür santrallarında çevreye yayılacak toryum miktarı ise bunun 2.5 katı kadar olacaktır. Kamu oyunun bu konudaki duyarsızlığının yanı sıra, çevreci grupların kömür santrallarından çevreye yayılan radyo-aktif kirlenmeyi bugüne kadar hiç gündeme getirmemiş olmaları ibret vericidir. Bunun çevreci grupların dış güdümlü olup, esas fonksiyonlarının ülkemize nükleer teknolojinin girmesini engellemek olduğu şüphesini uyandırmaktadır.

 

Şekil 1: A.B.D. ve Dünya’daki kömür santrallarından çevreye yayılan uranyum ve toryum miktarları



1. Dünya’daki toryum kirlenmesi

2. Dünya’daki uranyum kirlenmesi

3. A.B.D.’deki toryum kirlenmesi

4. A.B.D.’deki uranyum kirlenmesi

 

.4. Sonuç:

Sonuçları aşağıdaki ana hatları ile özetleyebiliriz:

a) Türkiye gecikmeden nükleer santrallar vasıtasıyla elektrik enerjisi üretmek suretiyle nükleer çağı yakalamalıdır. Bunun için gerekli dış krediler de hazırdır.

b) Nükleer reaktörler sipariş edilirken, bu reaktörlerin kurulması ve inşası esnasında yerli sanayiinin ve Türk beyin gücünün katkısı yüksek tutulmalıdır. Uzun vadede yerli nükleer sanayiinin dış bağımlılığını asgari düzeye indirecek reaktör tipi tercih edilmelidir. İhale aşamasında, bu noktaların üzerine büyük bir dikkatle eğilinmelidir.

c) Batı teknolojisine dayanan nükleer santrallar, çevre açısından en güvenilir teknik yapılardır. Buna karşı eski Doğu Bloku ülkelerinde üretilen Rus yapısı reaktörlerin emniyeti, Çernobil misalinde de görüldüğü gibi düşüktür. Bunun sebebi ise, derin incelendiği zaman eski komünist rejiminin hastalıklarının bir neticesi olarak tezahür etmektedir.

d) Halen 36 ülkede nükleer santrallardan elektrik enerjisi elde edilmektedir. Türkiye 2000 yılına 1 kWh nükleer elektrik enerjisi üretemeden girecektir. Ülkemizin, nükleer teknolojiye sahip olan ülkeler sıralamasında numarasının 40’ın altına düşmesi istenilmiyorsa, hükü-metimizin derhal nükleer santral kurulması için fiilen teşebbüse geçmesi gerekmektedir.

e) Türkiye’nin nükleer teknoloji üretebilmesi için de en kolay teknoloji olan CANDU tipi nükleer santralları seçmesi gerekir.

 

  . GAZİ ÜNİVERSİTESİNDEKİ NÜKLEER ARAŞTIRMALAR



T.C. yöneticileri her ne kadar henüz nükleer teknolojinin ehemmiyetini anlamasalar da, 1988 yılından itibaren Gazi Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi bünyesinde teşkil ettiğimiz akademik araştırma grubu, nükleer bilimler sahasında, 21. asra yönelik araştırma faaliyetlerine yoğun olarak devam etmektedir. Bu araştırma konularından bazıları şunlardır:

A) Füzyon-Fisyon Hibrid Reaktörler

B) Termo-Nükleer Uzay Roket Motorları

C) Termiyonik Uzay Atom Reaktörleri

Yeni bir konu olduğu için, bu yazımızda füzyon-fisyon hibrid reaktörler hakkında temel bilgiler takdim edeceğiz.

 

   . FÜZYO-FISYON HIBRID REAKTÖRLER



21. yüzyıla yaklaştıkça Dünya enerji üretimi ihtiyacı gün geçtikçe artmaktadır. Sanayi ülkelerinde uygulanan enerji ekonomisi stratejileri bu artışı nispeten kontrollü ve yumuşak kılmakta ise de gelişmekte olan ülkelerin çağdaş teknolojiyi yakalama ve bu teknolojinin sağladığı hayat standardına erişme çabaları enerji ihtiyacını hızla arttırmaktadır.

Hidrolik enerji kaynakları sınırlıdır. Bu yüzden günümüzde sanayiinin ihtiyaç duyduğu enerji üretimi fosil (petrol ve kömür) ile nükleer yakıtlardan sağlanmaktadır. Fosil yakıtların sebep olduğu lojistik (taşıma ve dağıtım gibi) ve çevre kirliliği (atmosferden artan CO2 dolayısıyla sera etkisi, SO2,ve NOx gazlarının sebep olduğu asit yağmuru vs.) problemleri, bu tip yakıtların kullanımına tabii bir sınır çizebilirler. Bu yüzden 20. yüzyılın ikinci yarısında alternatif enerji kaynakları araştırılması çalışmaları yoğun bir şekilde artmıştır. Yeni enerji kaynakları içinde en fazla ümit veren, teknolojisi çok gelişen ise nükleer enerji olmuştur.

Gelişmiş ülkelerde ise nükleer enerji yatırımları hızla artmaktadır. Şekil 2’de A.B.D’nde nükleer elektrik üretiminin toplam elektrik üretimi içerisindeki payının 2060 yılına kadar ki muhtemel projeksiyonları görülmektedir. Bu projeksiyonlar A.B.D.’nde hibrit reaktörler devreye girmez ise hedeflenen %50 elektrik payının ancak 21. yüzyılın sonlarına doğru belki erişebileceğini ifade etmektedir.(1)

Halihazırdaki nükleer enerji üretimi daha ziyade hafif su reaktörleri teknolojisine dayanmaktadır. Hızlı reaktör teknolojisinin beklenenden çok daha yavaş gelişmesi önümüzdeki 50 yıl boyunca hafif su reaktörlerinin nükleer enerji pazarına hakim olacağını göstermektedir.

Hafif su reaktörleri yakıt olarak az zenginleştirilmiş (%3-4 kadar )U235 kullanırlar. Bu izotop tabii uranyumun ancak %0.7 kadarını teşkil eder. Tabii uranyum içinde bulunan diğer izotop (%99.3 oranında) U238’dir. Bu izotopun ancak küçük bir kısmı reaktör içinde Pu239’a dönüştürülerek yeni bir tip nükleer yakıt elde edilebilir. Harcadıkları U235 (veya Pu239)’dan az yeni nükleer yakıt (U233 veya Pu239) üreten reaktörler, konverter (dönüşüm) reaktörleri, fazlasını üreten reaktörler ise üretici reaktörler olarak isimlendirilirler.

Hafif su reaktörlerinin dönüşüm oranları ancak %50-70 mertebesindedir. Böylece bu tip reaktörler tabiattan uranyum yakıtının ancak %1’i kadarını değerlendirip %99 kadarını kullanılmayan, yüksek derecede radyo-aktif artık olarak geriye bırakırlar. Bu yüzden 21. yüzyıla girerken nükleer enerji üretiminin az zenginleştirilmiş nükleer yakıt açısından ciddi bir darboğaza girmesi beklenmektedir.

Diğer taraftan, her ne kadar hızlı reaktörler kullandıkları U233 veya Pu239 yakıtından daha fazla Pu239 yakıtı üretseler de yeni yakıt üretme periyotları çok uzundur (10-30 yıla kadar). Bu yüzden hızlı reaktörlerin artan nükleer yakıt ihtiyacını karşılayabilmeleri mümkün görülmemektedir.2 Buna ilaveten, hızlı reaktörlerin yaygın ekonomik kullanımı ilk tahminlere nazaran 50 yıllık bir gecikme ile gerçekleşebilecektir (1970’den 2020’ye kayarak).

Hafif su reaktör teknolojisinin yaygın oluşu ve nükleer enerjinin Dünya enerji üretiminde giderek artan payı, nükleer yakıt üretimi için başka yakıt kaynakları aranmasını zorunlu kılmaktadır.

Füzyon ve fisyon reaktör özelliklerini bünyesinde birleştiren reaktörler Hibrid Reaktör olarak isimlendirilirler. Bu reaktörlerde füzyon odasının çevresi düşük vasıflı pasif nükleer malzeme (U238, Th232 gibi) ile kaplanmıştır. Bu izotoplar fisyon nükleer reaktörlerin içinde hakim olan düşük nötron enerjili ortamda çekirdek parçalanmasına maruz kalmadıklarından, mevcut reaktörlerde yakıt olarak kullanılmazlar. Halbuki, ağır hidrojen yanmasına dayanan füzyon olayında 14 MeV gibi çok yüksek enerjiye sahip nötronlar ortaya çıkarlar. Bu yüksek enerjili nötronlar U238 veya Th232 izotoplarında önemli miktarda çekirdek parçalanmasına, dolayısıyla o anda fisyon nükleer enerjisi açığa çıkmasına yol açarlar. Bu olay yeni fisyon nötronları üretir. Bu zengin nötron ortamında pasif nükleer malzeme olan U238 veya Th232 izotopları Pu239 veya U233 gibi çok kıymetli nükleer yakıta dönüşürler. Böylece, hibrid reaktör bünyesinde aynı anda hem enerji hem de yeni nükleer yakıt üretmek mümkün olur.

Bir hibrid reaktör, açığa çıkardığı birim nükleer enerji miktarı başına, hızlı reaktörlere nazaran, 30 misli daha fazla nükleer yakıt üretir (5). Bu kadar zengin bir nükleer yakıt üretim kaynağının, nükleer enerji üretim projeksiyonlarını önemli ölçüde etkileyeceği aşikardır. Hibrid reaktörlerin enerji kaynağı olarak ehemmiyetini anlayabilmek için, bu tip reaktörlerin temel fizik prensiplerini teşkil eden füzyon ve nükleer yakıt reaksiyonlarını kısaca gözden geçirmek faydalı olacaktır.



Tablo 2. Füzyon reaksiyonları

Reaksiyon tipi

E (MeV)

D + T  4He + n (Klasik reaksiyon)

17.586

D + D  T + p

4.032

D + D  3He + n

3.267

D + He  4He + p

18.341

D + 6Li  2 He

22.374

D + 6Li  7Li + p

5.026

D + 6Li  7Be + n

3.380

D + 6Li  4He + T + p

2.561

D + 6Li  3He + 4He + n+

1.796

11B + p  3 4He

8.664

3He + 3He 4He + 2p

12.861

p + 6Li  3He + 4He

4.022

p + 9Be  4He + 6Li

2.125

p + 9B  D + 2 4He

0.652

İkincil Reaksiyonlar

 

D + 7Be  2 4He + p

16.5

3He + 6Li  2 4He + p

16.680

4He + 6Li  D + 7Be

0.113

7Be + 6Li  3 4He + p

15.0

p + T  n + 3He

0.765

T + T  4He + 2 n

11.327

T + 3He  p + 4He + n

12.092

T + 3He  D + 4He

14.219

3He + 9Be  2 He

18.74

4He + 9Be  2 12C + n

5.702

4He + 9Be  3 4He + n

1.573

4He + 9Be  14C + P

0.784

4He + 9Be  14N + n

0.158

p + 10B  4He + 7Be

1.147

   . A. Hibrid Reaktörlerde Temel Nükleer Reaksiyonlar

   .A. 1. Füzyon Reaksiyonları

Hafif çekirdeklerin kaynaması olarak tarif edilebilen füzyon olaylarının çok çeşitli tipleri vardır. Enerji üretimi yönünden önem taşıyan füzyon reaksiyonları Tablo 2’de gösterilmiştir. Bir litre tabii suda bulunan döteryumdan elde edilebilecek füzyon enerjisi 300 litre benzinin enerjisine eşdeğerdir. Yani füzyon, istikbalde tükenmez bir enerji kaynağı teşkil edebilir. Şekil 3 böyle bir döteryum-döteryum reaksiyonunun temsili resmini göstermektedir. Fakat, sadece füzyon olayına dayanan teknolojinin ekonomik yönden diğer enerji kaynaklarıyla rekabet edebilmesini 2050 yılından önce beklememekteyiz. Diğer taraftan 2000-2020 yılları arasında füzyon ve fisyon enerji üretimini bünyesinde toplayan hibrit reaktörlerin ekonomik rekabet düzeyine erişebilmeleri ise mümkün görülmektedir (1).

 

Şekil 3. Döteryum-döteryum füzyonunun temsili resmi



Bilgi birikiminin ve araştırmaların en ileri dereceye ulaştığı klasik füzyon yakıtı olan (D,T), reaksiyon esnasında yüksek enerjili (14.1 MeV) nötronlar üretir. Şekil 4 füzyon reaksiyonu esnasında ortaya çıkan nötronların enerji dağılımını göstermektedir. Bu yüksek enerjili nötronlar füzyon odasının etrafını çevreleyen pasif nükleer malzemeden müteşekkil olan bölgede, aşağıdaki bölümlerde açıklanan nükleer reaksiyonlara yol açarlar.

 

   . A. 2. Fisyon Reaksiyonları



Ağır çekirdeklerin parçalanması olarak tarif edilebilen ve serbest nötronlar vasıtasıyla vuku bulan fisyon reaksiyonları esnasında, her çekirdek başına, 200 MeV kadar yüksek bir enerji açığa çıkar. Mevcut nükleer santrallar deki nötron enerji ortamı çok düşük olduğundan, ancak U235 gibi tabii veya U233 ve Pu239 gibi suni izotoplar yakıt olarak kullanılabilirler. Tabiatta bol miktarda bulunan Th232 ve U238 gibi nükleer malzemeler ise mevcut reaktörlerde nükleer yakıt olarak değerlendirilemezler.

Şekil 4 bu izotopların çekirdek parçalanma tesir kesitlerini (ihtimallerini) nötron enerjisine bağlı olarak göstermektedir. Görüldüğü üzere bu çekirdekler ancak yüksek enerjili nötron bombardımanı altında parçalanabilirler. Nükleer santrallerdeki nötron enerjileri çok daha düşük düzeyde olduğundan bu izotoplardan doğrudan doğruya istifade etmek mümkün değildir. Diğer taraftan, füzyon reaksiyonu esnasında ortaya çıkan yüksek enerjili (14 MeV) nötronların U238, Th232 gibi izotopları parçalanma ve reaksiyon esnasında çok sayıda yeni (sekunder) nötron üretme ihtimalleri Şekil 5 ve Şekil 6’da görüldüğü üzere çok yüksektir. Yüksek enerjili füzyon nötronlarının bu özellikleri, alışılagelmiş nükleer reaktörlerin dorudan doğruya yakıt olarak kullanamadığı U238 ve Th232 izotoplarının, bir füzyon odasının çevresine yerleştirildikleri takdirde, doğrudan doğruya nükleer yakıt olarak kullanılabilmelerine imkan verir. Tablo 3. bir hibrid reaktör içindeki belli başlı fisyon reaksiyonlarını belirtmektedir. 



Tablo 3. Hibrid Reaktörlerdeki Fisyon Reaksiyonları

Reaksiyon Tipi

Gerekli Nötron Enerjisi (MeV)

Tabii nükleer yakıt:

U235 + n

U238 + n

Th232+ n



 

0

0.8



1.4

Suni nükleer yakıt:

 

U233 + n

0

Pu239+ n

0

Artık nükleer yakıt:

Am241 + n

Am243 + n

Cm244 + n



Listedeki artık yakıtlar düşük enerjili nötronlarla az miktarda, yüksek enerjili nötronlarla ise çok yüksek miktarda fisyon reaksiyonu yaparlar.

 Böyle bir reaktör, bünyesinde füzyon ve fisyon enerji üretimini birleştirdiği için hibrid reaktör olarak isimlendirilir. Bu reaksiyon ürünleri olan sekunder nötronlar, primer füzyon nötronlarının bir bölümü ile birlikte Tablo 4’de belirtilen yeni nükleer yakıt üretim reaksiyonlarına yol açarlar.

 Tablo IV: Hibrid Reaktörlerde Nükleer Yakıt Üreten Reaksiyonlar



Füzyon yakıtı (Trityum):

Li6 + n   + T + 4.784 MeV

 

Li7 + n   + T + n, - 2.467 MeV



 

Fisyon Yakıtı:

Th232 + n  Pu233  U233

 

U238 + n  Np239  Pu239



 

Am241 + n  Am242 m (*)

 

Cm244 + n  Cm245(*)



(*) Yüksek kaliteli nükleer yakıt

Öte yandan tablo 3’ün alt bölümlerinde belirtilen Americium ve Curium izotopları halihazırdaki nükleer santrallarda artık yakıt olarak bol miktarda birikip, nükleer çevre kirlenmesi yönünden önemli bir problem teşkil etmektedirler. Bu izotoplar, bir hibrid reaktör bünyesinde önemli ölçüde fisyon olayına maruz kalarak enerji üretirler. Diğer bir kısmı da aşağıdaki bölümde açıklanacağı şekilde çok değerli yeni tip nükleer yakıtlara dönüşürler.

Kısacası bir hibrid reaktör, artık nükleer yakıtı çok randımanlı bir şekilde, yeniden değerlendirebilir.

 

   . A.3. Yakıt Üretim Reaksiyonları



Tablı 4, bir hibrid reaktör bünyesinde ortaya çıkabilecek belli başlı yakıt üretim reaksiyonlarını göstermektedir. Bu reaksiyonlar, hibrid reaktör bünyesinde görülen, çok zengin primer ve sekonder nötronlar ortamında meydana gelirler.

Hatırlanacağı gibi, mevcut reaktörlerin tabii uranyum yakıtından istifade edebilme kapasiteleri bir kısım U238’in Pu239’a dönüşümü de hesaba katılırsa ancak %1 düzeyinde kalır. Diğer taraftan, hibrid reaktörler tabii uranyumdan fisyon ve Pu239’a dönüşüm yoluyla, %100 faydalanmaya imkan verecek, sadece tabii uranyum yakıtı yönünden en az 100 kat daha fazla kaynak artışına yol açarlar. Dünyadaki toryum rezervlerinin tabii uranyum rezervlerinin 3 katı olduğu düşünülürse, hibrid reaktörlerin nükleer yakıt kaynaklarını takriben 400 kat daha fazla artırabilecekleri ortaya çıkar.

 

IV. HİBRİD REAKTÖRLERDE ENERJİ VE YAKIT ÜRETİMİ

Hibrid reaktörlerin nükleer yakıt üretimi imkanları hakkında bir temel fikir verebilmek için 14 MeV enerjiye sahip bir füzyon nötronunun, sonsuz genişlikteki bir ortamda ürettiği yakıt ve açığa çıkardığı enerji değerleri Tablo 5’de belirtilmiştir. Her ne kadar gerçek bir reaktör performansı bu değerlerin altında olacaksa da, tablo 5’deki değerler nükleer fizik yönünden bir hibrid reaktörün ne kadar zengin bir nükleer yakıt üretim kaynağı olabileceği hakkında güzel bir fikir vermektedir (3). Bir füzyon nötronunun enerjisi 14 MeV iken, tabii uranyum ortamı içinde 300 MeV enerji açığa çıkarabilmekte, ayrıca U238 izotoplarından 5 tane Pu239 izotopu üretebilmektedir. Her Pu239 izotopunun da konvansiyonel bir nükleer reaktör içinde 200 MeV açığa çıkardığı göz önüne alınırsa, bir füzyon nötronunun, hibrid reaktör sistemi içerisinde toplam 1300 MeV kadar enerji elde edilmesine imkan verebileceği görülür.

 

Tablo 5: Sonsuz Ortamda Beher 14 MeV Enerjili Nötron Başına Üretilen Nükleer Yakıt ve Açığa Çıkarılan Enerji



Temel Malzeme

Üretilen Yakıt

Enerji (MeV)

U238

4.18 Pu239

199

Tabii uranyum

5.0 Pu239

300

Th232

2.49U233

50.5

Li6

1.08T

16.5

Li7

0.89T

12.3

Tabii Lityum (%7.56 Li6)

1.9T

16.3

Kısacası, füzyon olayı esnasında ortaya çıkan 14 MeV seviyesindeki enerji, hibrid reaktör bünyesinde 100 kat daha yüksek bir nükleer enerji potansiyeli kazanılmasına yol açar. Bu durum, füzyon teknolojisini ekonomik olarak kullanılabileceği zamanı çok öncelere alabilir. Sadece füzyon reaksiyonuna dayanan reaktörlerin elektrik şebekesini besleyebilmeleri 2050 yılından önce mümkün görülmemektedir. Diğer taraftan ilk nesil, mütevazı füzyon reaktörlerinin, hibrid reaktör şeklinde devreye alınmaları, bu teknolojiden 21. asrın ilk yarılarında ekonomik istifadeyi mümkün kılabilir.

Gerçek bir hibrid reaktörün içindeki bütün nötronik ve diğer kayıplar göz önüne alınarak yapılan etütler de bu reaktörlerin istikbalde zengin bir nükleer yakıt kaynağı olabileceklerini ortaya koymuştur (1). Bu etütler bir hibrid reaktörün enerji üretiminin yanı sıra, aynı güçte pek çok sayıda hafif su reaktörünü (LWR) veya ileri tip konverter reaktörünü (ACR) nükleer yakıt ile besleyebileceğini ortaya çıkarmıştır.

 

V. ARTIK NÜKLEER YAKITLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ

Daha önceki bölümlerde de belirtildiği gibi, mevcut nükleer reaktörler, nükleer yakıtın ancak %1 kadarını kullanabilirler. Geriye kalan %99’luk bölümü nükleer artık olarak ortaya çıkar ve insanoğlu için çok uzun vadeli bir tehlike kaynağı teşkil eder. Bu reaktör artıkları iki gruba ayrılabilirler:

a) Çekirdek parçalanma artıkları halinde beliren orta atom ağırlığındaki izotoplar,

b) Nükleer yakıtın nötron absorbsiyonu ile meydana gelen aktinit gurubu olarak isimlendirilen ağır çekirdekler.

Orta ağırlıktaki nükleer artıkların yarı ömürleri nispeten kısadır. Bir kaç yıl ile bir kaç yüzyıl arasında değişir. Bunların emniyetli muhafazası, çağdaş teknolojinin imkanları dahilindedir. Aktinitlerin yarı ömürleri ise milyonlarca yıl sürer. Hiç bir teknoloji bu kadar uzun bir süre boyunca bu tip nükleer artıkları muhafazayı garanti edemez.

Mevcut nükleer reaktörlerde nükleer çevre kirliliğinin önemli bir bölümü olarak ortaya çıkan aktinidler, yüksek enerjili nötron ortamında geniş çapta çekirdek parçalanması olayına maruz kalarak, diğer nükleer yakıtlar gibi enerji açığa çıkarabilirler. Bu yüzden bu tip artıkların (Am241, Am243, Cm244 gibi) bir hibrid reaktör bünyesinde nükleer yakıt olarak kullanılmaları mümkündür. Bu konuda Am241 ve Cm244 üzerinde yapılan etüdler, bu artıkların, bir hibrid reaktör bünyesinde çok kıymetli bir yakıt olarak kullanılmalarının yanı sıra, bir kısmınında Am242m veya Cm245 cinsinden yeni tip çok üstün özelliklere sahip nükleer yakıtlara dönüşeceğini ortaya koymuştur (5-7). Bu yüzden reaktörler, enerji üretiminin yanı sıra, aktinid tipi nükleer artıkları faydalı bir şekilde değerlendirilip yok etme özelliğine de sahiptirler.

Nükleer artıkların değerlendirilmesinde, hibrid reaktörlerin imkan verdikleri bir diğer metod daha ortaya çıkarılmıştır (6,8). Buna göre, mevcut nükleer değeri düşen yakıt elemanları, hiç bir başka işleme tabi tutulmaksızın, bir hibrid reaktörün mantosuna yerleştirildiklerinde, içlerindeki U238 izotopların parçalanması sonucu enerji üretmeye devam ederler. Bu arada bir kısım U238 izotopu da Pu239 izotopuna dönüşür. Böylece belli bir süre sonra biriken Pu239 miktarı, aynı yakıt çubuğunun yeniden, konvansiyonel nükleer santrallarda kullanılabilir hale gelmesine, yani tazelenmesine veya gençleşmesine imkan verir. Bu metod, nükleer artıklardan kaçak olarak Pu239 izotopunu ayıklayarak, milletlerarası kurallara aykırı olarak bir nükleer silah üretimini de etkin bir şekilde önler.

 

VI. SONUÇLAR

Dünyada artan enerji ihtiyacını hidrolik veya fosil güç kaynakları ile karşılamak tabii limitleri zorlamaktadır. Mevcut nükleer santrallar ise, nükleer yakıt potansiyelinin ancak %1 kadarını değerlendirebilmektedirler. Sınırsız bir enerji üretimine imkan vermeleri beklenen yüksek performanslı füzyon reaktörlerinden ekonomik istifadenin ise ancak 21. yüzyılın ikinci yarısından itibaren gerçekleşebilmesi beklenmektedir. Elimizdeki çalışmada, 21. yüzyılın ilk başlarında ortaya çıkmaları beklenen,düşük performanslı füzyon reaktörleri yardımıyla kurulmaları planlanan füzyon-fisyon (hibrid) reaktörlerinin, gerek nükleer yakıt üretimi ve gerekse enerji üretimi yönünden, dünya enerji ekonomisinde büyük bir rahatlama meydana getirebilecekleri belirtilmiştir. Bilhassa, henüz hemen, hemen hiç değerlendirilmeyen toryum cevherinin, bir hibrid reaktör bünyesinde hem enerji üretimi, hem de çok kıymetli bir nükleer yakıt olan U233 üretimi için kullanılabilmesi, dünya enerji üretimine yeni ve zengin bir kaynak sağlanmasının yanı sıra, çok zengin toryum rezervlerine sahip olan ülkemiz açısından da büyük önem taşımaktadır. Fisyon teknolojisine henüz ciddi bir adım atamamış olan ülkemizin, füzyon ve hibrid reaktör teknolojilerine yakın bir ilgi göstermesi, ülkenin istikbali açısından büyük bir önem taşıyacaktır.

Son olarak, Hibrid reaktörlerin mevcut nükleer yakıt artıklarının hem enerji, hem de yeni tip üstün vasıflı nükleer yakıt üretmek suretiyle değerlendirebileceklerine işaret edilmiştir. Bu özellikleriyle hibrid reaktörler, nükleer çevre kirliliğinin önlenmesi açısından da büyük bir potansiyele sahiptirler.




 






KAYNAKLAR

  1. MANISCALCO. J.A., et al. (1981) "Recent Progress in Fison-Fissino (Hybrid) reaktor Design Studies", Nuclear Technology/Fusion, 1(4), pp. 4 1978.

  1. MÜLLER-KAHLE, Eberhard, (1990) "Uranium Market Conditions and their impact on Trends in Uranium Exploration and Resource Devolopment", IAEA Bulletin (32(3), pp. 29-33.

  1. ŞAHİN, S.(1983) “Physics of the Fusion-Fission (Hybrid) Reactors”, 8th Int. Summer College on Physics and Contemporary Needs, İslamabad, Pakistan.

  1. ŞAHİN, S., T.A. Al-KUSAYER (1985) “Conceptual Design Studies of a Cylindirical Eşperimental ThO2 Blanket with (D,D) Driver", Atomkernergie/Kerntechnik, 47(4), pp. 259-66.

  1. ŞAHİN, S., (1989) “Power Flattening in a Hybrid Blanket Using Nuclear Waste Actinides”, Kerntechnik, 53, 4, pp. 285-90.

  1. ŞAHİN, S., H. YAPICI (1989) “Investigation ofthe Neturonic Potential of Moderated and Fast (D,T) Hybrid Blankets for Rejuvenation of CANDU Spend Fuel", Fusion Technology, 16(3), pp. 331-45.

  1. ŞAHİN, S., (1990) “Power Flattening in a Catalyzed Deuterium-Deuterium Fusion-Driven Hybrid Blanket using Nuclear Waste Actinides”, Nuclear Technology, 92(1), pp. 93-105.

  1. ŞAHİN, S., E.BALTACIOĞLU, H. YAPICI (August 1991) “Potential of a Catalyzed Fusion-Driven Hybrid Rector for the Regeneration of CANDU Spent Fuel”, Fusion Technology.

  1. Uluslararası Enerji Ajansı (1982) World Energy Outlook, Organization for Economic Cooperation and Devolepment, Paris, Fransa.

  1. Energy Research Group, (1986) Energy Research: Directions and ıssues for Developing Countries. International Development Reseach Centre and United Nations University, Ottowa, Ontario, Kanada.

  1. HAEFELE, W. J. Anderer, A. Mc Donald, N. Nakicenovik, (1981) Energy in a Finite World: Paths to a Sustainable Future. Balinger, Cambridge, MA, A.B.D.

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə