Anasayfa Makaleler Beşeri Çekirdeksel Erke(Nükleer Enerji

Çekirdeksel Erke(Nükleer Enerji

461
0
PAYLAŞ

Erke, günümüzün vazgeçilmez bir ögesidir. Sanayinin, çağdaş ve gönenç(refah) yaşamanın, bilim ve uygulayım bilimindeki(teknoloji) gelişmelerin baş aktörü de elektrik erkesidir. Dünya ve bununla birlikte ülkemiz baş döndürücü bir hızla değişmekte ve ilerlemektedir. Ancak bu değişim ve ilerleme bir yandan gönenç ve kalkınma vadederken diğer yandan da çevreye verdiği tahribatlar nedeniyle uygarlığı güç duruma sokmaktadır. Nitekim yaşam ve kalkınma için ana bir öge olan erke kaynakları yeryüzünde ve ülkemizde gitgide azalmakta ve çevreye verilen zarardan ötürü insan sağlığı tehlikeye girmektedir. Dünya ülkeleri oluşan bu olumsuz görünümden kurtulabilmek için, birincil erke kaynaklarına almaşık(alternatif) olan erke kaynaklarına yönelmeye başlamıştır. Bunların başında da çekirdeksel erke gelmektedir.

İlk Çekirdeksel Tepkimeyi Kim Buldu?
Einstein, 1905 yılında E=mc² formülü ile fisyon sonucu açığa çıkabilecek erke konusunda öngörüde bulunmuştu. Daha sonra 1930 yılında bu öngörü deneysel olarak Otto Hahn, Lise Meitner ve diğerlerince doğrulandı. Yeryüzündeki insan yapısı ilk çekirdeksel reaktör 1942 yılında Enrico Fermi’nin yürüttüğü bir çalışma sonucunda Amerika Birleşik Devletleri’nin Chicago kentinde kuruldu.

Ancak, yeryüzündeki ilk çekirdeksel reaktörün ortaya çıkışı milyonlarca yıl öncesine dayanmaktadır. Afrika’da Oklo’daki(Gabon) bir uranyum madeninde, yeraltı sularının da maden içinde bulunması nedeniyle doğal bir çekirdeksel reaktör oluştuğu ve binlerce yıl ısı ürettiği son yıllarda ortaya çıkarılmıştır.

Her iki reaktör de fisyonu kullanarak ısı üretmiş ancak hiçbiri elektrik üretememiştir.

Elektrik üreten ilk ticari çekirdeksel güç santralı Shippingport’ta(ABD) kurulmuş ve 1957’de işletmeye girmiştir. Fisyon kullanılarak üretilen ilk elektrik ise, Aralık 1951’de Arco’daki(ABD) Deneysel Üretken Reaktörü’nde elde edilmiştir.

Çekirdeksel Erke Nedir? Nasıl üretilir?

Ağır ışın etkin(radyoaktif) atomların bir nötronun çarpması ile daha küçük atomlara bölünmesi(fisyon) veya hafif ışın etkin atomların birleşerek daha ağır atomları oluşturması(füzyon) sonucu çok büyük bir miktarda erke açığa çıkar. Bu erkeye çekirdeksel erke denir. Çekirdeksel reaktörlerde fisyon tepkimesi ile elde edilen erke elektriğe çevrilir. Güneş’teki tepkimeler ise füzyon tepkimesidir. Bu tepkimenin yarattığı sıcaklık fisyon tepkimesinin yarattığı sıcaklıktan çok daha yüksektir.

İzotoplar nötron yutunca bölünürler ve bölünme ürünleri kazandıkları kinetik erkeler ile(fisyon sırasında açığa çıkan erkenin yedide altısı) olay yerinden uzaklaşmaya çalışırlar. Bu, katının katı içinde hareket etmesi(etmeye çalışması) demektir; beklendiği üzere ortam çok ısınır. Çekirdeksel erke sonuçta ısı erkesi olarak açığa çıkar.

Bir Çekirdeksel Reaktörün Çalışma Şeması ve Elektrik Üretim Süreci

Bir Reaktörün Ana bileşenleri : 

  1. Reaktör kalbi(reactor core),
    2. Denetim çubuğu(control rod),
    3. Reaktör basınç kabı(pressure vessel),
    4. Basınçlandırıcı(pressurizer),
    5. Buhar üreteci(steam generator),
    6. Birincil soğutma su pompası(primary coolant pump),
    7. Reaktör korunak yapısı(containment),
    8. Türbin(turbine),
    9. Elektrik üreteci(generator),
    10. Yoğunlaştırıcı(condenser),
    11. Besleme suyu pompası(feedwater pump) ve
    12. Besleme suyu ısıtıcısı(feedwater heater).
Varsıllaştırılmış(zenginleştirilmiş) Uranyum Kullanılan Reaktörler İçin Çekirdeksel Yakıt Üretimi

Çekirdeksel santraller, birincil düzeneklerindeki değişikliklere göre değişik biçimlerde adlandırılırlar. Yeryüzündeki 400’den çok sayıda çekirdeksel santralin yaklaşık olarak yarısı “basınçlı su reaktörü”dür. Basınçlı su reaktörlerinin de, birincil düzenek yaklaşık 150 atm’lik bir basınç altında tutularak, içinde bulunan suyun yüksek sıcaklıklara kaynamadan çıkarılması sağlanmıştır. Buna ek olarak “kaynar sulu”, “basınçlı ağır sulu” reaktörler de en çok kullanılan çekirdeksel santral türleridir.

Çekirdeksel reaktör bu erkenin sürekli ve düzenli olarak üretilmesini sağlamak üzere tasarlanmış bir makinedir. Sürekli ve düzenli üretim için iki şey öncelikle sağlanmalıdır:

  1. Fisyon tepkimesinin bire bir(denetimli bir biçimde) sürdürülmesi ve
  2. Üretilen ısının uygun biçimde ortamdan çekilmesi.
Çekirdeksel Reaktörlerin Çalışmasına İlişkin Örnek Şema

Çekirdeksel Reaktörlerin Erke Dışındaki Yararlanma Alanları

Çekirdeksel reaktörler, tıp ve endüstride kullanılan yararlı radyo izotopların üretilmesinde de kullanılırlar. Kanser sağaltımında(tedavi), boru kaynaklarının tahribatsız muayenesinde kullanılan Kobalt-60, Tiroid bozukluklarının tanınma ve sağaltımında kullanılan İyot-131, doktorların vücut içini görme amacıyla kullandıkları türlü tarayıcı aygıtlarda kullanılan Teknesyum-99, akciğer havalanmasının ve kan akışının ölçülmesinde yararlanılan Ksenon-133 bu izotoplara örnek olarak verilebilir.

Çekirdeksel santrallerde elde edilen artık erke ise ev ve seraların ısıtılması, tuzlu sudan içilebilir su elde edilmesi, petrol üretimi gibi alanlarda kullanılmaktadır.

Çekirdeksel Ham madde: Uranyum, Toryum

Uranyum; ana çekirdeksel yakıt ham maddesidir. Günümüzde çekirdeksel güç santrallerinde yakıt olarak kullanılmaktadır. Doğadaki uranyumun %0.71’i bölünebilme yeteneğindeki Uranyum-235 izotopu içerir. Doğal uranyumlu yakıt ağır su(döteryum-hidrojenin bir izotopu) ile soğutulan reaktörlerde kullanılmaktadır. Hafif su ile soğutulan reaktörlerde ise varsıllaştırılmış uranyum yakıtı kullanılmaktadır. Varsıllaştırılmış uranyum, doğal uranyum içindeki Uranyum-235 izotopu oranını artırmak amacıyla varsıllaştırma işlemi ile elde edilmektedir.

Toryum; fisil(düşük erkeli, hatta erkesiz) bir madde olmadığı için tek başına çekirdeksel yakıt olarak kullanılamaz ve fisil bir izotobun olan uranyum-233’e dönüşebilmesi için de bir tetikleyiciye(nötron) gereksinimi vardır. Bu nedenle çekirdeksel yakıt olarak kullanılabilmesi için fisil izotoplar olan Uranyum-235 veya Plütonyum-239 ile birlikte kullanılmalıdır.

Toryumun çekirdeksel yakıt olarak kullanılması ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır ancak günümüzde toryumla çalışan ticari ölçekli bir çekirdeksel reaktör bulunmamaktadır.

Uranyum türlü aşamalardan geçtikten sonra erke elde etmek üzere çekirdeksel reaktörlerde kullanılır. Reaktörlerde ortaya çıkan kullanılmış yakıtlar güvenli bir biçimde idare edilir.

Türkiye’de bulunan Toryum ve Uranyum ham madde kaynakları haritası

Çekirdeksel Erke Etkinliklerinden Ortaya Çıkan Atıklar

Çekirdeksel kuruluşlar, çalışmaları sırasında çevreye ışınım(radyasyon) yayan çekirdeksel atık ürünleri vermektedir. Bu çekirdeksel atıklar değişik ülkelerce değişik biçimlerde sınıflandırılmaktadır. Ancak bu sınıflandırmanın en genel hali aşağıdaki gibidir:

  1. Muaf Atıklar; Düşük etkinlik yoğunluğu içeren atıklar,
  2. Düşük/Orta Düzeyli Atıklar; Kağıt, giysi, laboratuvar ekipmanı, kirlenmiş toprak ve yapım(inşaat) malzemeleri, gaz ve sıvı atıkların çevreye boşaltılmadan önce gördükleri işlemlerde kullanılan materyaller veya kullanılmış yakıtın depolandığı soğutma havuzlarında biriken çamur kalemleri,
  3. Kısa Ömürlü Atıklar; 30 yıldan daha az yarı ömrü olan atıklar,
  4. Norm(Doğal olarak bulunan ışın etkin materyal atıklar); Düşük derişimlerde(konsantrasyon) bulunan örneğin, uranyum ve yapay gübrede kullanılan fosfatlar gibi diğer minerallerin madenciliğinde ve işlenmesinde üretilen atıklar,
  5. Alfa(Uranyum ötesi) Atıklar; Plütonyum izotopları gibi alfa yayınlayan ışın etkin çekirdekleri içeren atıklar,
  6. Yüksek Düzeyli Atıklar; Bir reaktörden çıkan kullanılmış yakıtları veya kullanılmış yakıt yeniden işlenirken üretilen yüksek düzeydeki ışın etkin sıvılar. Bu sınıflandırmanın dışında özel olarak çekirdeksel atıklar fiziksel durumlarına göre; katı atıklar(kağıt, plastik, cam süzgeçler(filtre) vb.) sıvı atıklar(dekontaminasyon atıkları, döşeme ve tank yıkama suları, laboratuvar, çamaşırhane ve duş sulan gibi bulaşmış sular ile kimi önemsiz devrelerdeki kaçaklar) ve gaz atıklar(reaktör bacasından dışarı salınan gazlar) olarak da üç biçimde sınıflandırılmaktadır.
Denetimsiz Olarak Denizlere Atılan Çekirdeksel Atıklar

Yeryüzünde Çekirdeksel Erkenin Kullanım Durumu Nedir?

1954 yılında Sovyetler Birliği tarafından ticari amaç için kurulan ilk çekirdeksel santral olan Obninsk Çekirdeksel Güç Santrali’nden sonra 1970’li yılların başına dek düşük sığada(kapasite) çekirdeksel santraller kurulmayı sürdürdü.

1970’li yılların hemen başında ortaya çıkan petrol dar boğazıyla petrol ederlerinin iki katına çıkması yüksek sığalı çekirdeksel santrallerin kurulmasını hızlandırdı ve çekirdeksel santral sayısında büyük artış oldu. 1980’lerin sonuna doğru çekirdeksel erkeye olan istek artışı azalma eğilimine geçti ve 1990’lı yıllardan sonra durağanlaştı. Bunun nedeni Three Mile Island(1979, ABD) ve Çernobil(1986, Sovyetler Birliği) çekirdeksel kazalarının olduğu söylense de gerçek etkenler yeryüzü ekonomisinde oluşan yavaşlama ve doğal gazın erke piyasasına girmesidir.

Takahama Çekirdeksel Santrali, Takahama, Aichi, Japonya

2000’li yıllardan sonra ise çekirdeksel güç sayısında değişim olmamasına karşın kurulu güçte artış gerçekleşti. Bunun ana nedeni, yeni kurulan ya da yenilenen çekirdeksel reaktörlerin sığalarının artırılmış olmasıdır.

Kudankulam Çekirdeksel Santrali, Tamil Nadu, Hindistan

Uluslararası Atom Erkesi Ajansı(IAEA) ve Dünya Nükleer Birliği(WNA) verilerine dayandırılarak hazırlanmış olan 13 Eylül 2011 tarihli belgeye göre, yeryüzünde toplam 375,9 gw kurulu güçte, yeryüzündeki elektrik üretiminin %13,5’ini sağlayan 439 adet çekirdeksel reaktör vardır. 61 çekirdeksel reaktör ise yapım aşamasındadır. 2022 yılına dek 151 yeni çekirdeksel reaktör yapılması tasarlanmış ve buna ek olarak 2030 yılına dek işletmeye alınmak üzere 331 çekirdeksel reaktör de ülkelerin çekirdeksel çalışmalarına katılmıştır.

Şu anda yeryüzünde 31 ülke çekirdeksel güç santraline iyedir(sahip). Dünya Nükleer Birliği verilerine göre ülkemizden de içinde bulunduğu 45’ten çok ülke daha, çekirdeksel erke seçeneğini gündemlerine almıştır. Tablo 7’de yer alan bu ülkelerin neredeyse tümü az gelişmiş veya gelişmekte olan ülkeler olduğundan elektrik istekleri hızla artmaktadır ve gelecekte oluşacak yüksek elektrik isteğini çekirdeksel santralden karşılamayı düşünmektedir. 

Tablo 7’de yer alan ülkelerin çekirdeksel güce ulaşmada hangi aşamada oldukları Tablo 8’de verilmektedir. Tablo 8’de görüleceği üzere, politik kararlılık aşamasını(UAEA’nın ilk defa çekirdeksel güç santrali kuracak ülkeler için hazırladığı kitapçıkta yer alan başlangıç aşamasını) geçmiş, İran’la birlikte, 21 ülke bulunmaktadır. Bu ülkelerden 17’sinin, çekirdeksel politikalarında yer alan, gelecekte kurmayı düşündükleri çekirdeksel reaktör sayısı ve toplam kurulu güçlerine ilişkin bilgiler Dünya Nükleer Birliği belgelerinde yer almaktadır ve bu bilgiler önceki tablolarda verilmiştir.

Çekirdeksel Erkeyi Savunanların Kimi Gerekçeleri:

Çekirdeksel santralin bir ülke için çekici yanları nelerdir?

► Çevreyi kirletme oranı diğer erke elde etme yöntemlerinden daha az,

► Karbondioksit ve karbonmonoksit salmaz,

► Azot ve sülfür oksitleri salmadığı için asit yağmurlarına neden olmaz,

► Ülkenin nitelikli personel sayısını arttırır,

► Gelişmişlik ölçütü olarak gösterilen 3 büyük teknolojiden biri olduğu için ülke ekonomisinde önemli bir varsıllaşma sağlar,

► Ülke Uranyum ve Toryum yataklarına iye ise kaynak bakımından dış ülkelere bağımlı olmaz(ülkemiz her ikisine birden iyedir.),

► Risk açısından, en düşük tehlike riskine iye olan teknolojinin rahatlığını sağlar,

► Birim kw başına ısıl(termik) santrallerden daha ucuza mal olan elektrik erkesi sağlar.

Başta Greenpeace Olmak Üzere Çekirdeksel Erkeye Karşı Olanların Gerekçeleri 

Çekirdeksel erke şu anda yeryüzü çapında yenilenebilir erkelerden daha az erke üretiyor ve önümüzdeki yıllarda çekirdeksel erkenin payı daha da azalacak. Çernobil ve Fukuşima yıkımlarından ders alan ülkeler, çekirdeksel santrallerini kapatıyor, yeni taslakları iptal ediyor.

Türkiye’de ise bugün 3 tane çekirdeksel santral tasarlanıyor. Bu tasarılar yapılırken ülkenin yenilenebilir erke gizili(potansiyel) göz önüne alınmıyor. Türkiye, rüzgar ve Güneş toplam gizili açısından Avrupa’da birinci sırada. Ancak bu gizilin %1’ini bile kullanmıyoruz.

Bir çekirdeksel santralin kurulmasına karar verildikten sonra bitirilmesi ortalama 10 yıl sürüyor. Üretime başladıktan ortalama 40 yıl sonra ise artık tükendiği için yine oldukça giderli olan kapanma ve söküm süreci başlıyor. Çekirdeksel erke yalnızca elektrik üretebildiği için ısınma ve ulaşım gibi isteklere yanıt veremiyor.

Oysa yenilenebilir erkelerin hem kurulum süresi çok daha kısa hem de çok daha yüksek istihdam yaratıyor. Son 10 yıl içinde Almanya’da yenilenebilir erke kaynakları alanında 340.000 yeni iş yaratıldı. Çekirdeksel santraller ise yalnızca yaklaşık 30.000 kişiye istihdam sağlıyor.

Çekirdeksele ve kirletici teknolojilere mahkum olmadan erke gereksinimimizi karşılayabiliriz.

Avrupa Yenilenebilir Enerjiler Konseyi ile birlikte hazırlanan Erke Devrimi Yazanağı’na(rapor) göre, 2020 yılında daha az maliyetle 17 çekirdeksel reaktörün üreteceği elektriği rüzgar ve Güneş gibi temiz kaynaklardan sağlayabiliriz. 2050 yılına gelindiğinde ise, birincil erke isteğinin(yani ulaşım, ısınma, elektrik, sanayi, üretim dahil tüm erke gereksinimimizin) %59,4’lük bölümü yenilenebilir erke kaynaklarıyla karşılanabilir.

Çekirdeksel Kazalardan Kimilerini Kısaca Anımsayalım

  1. 1957 yılında İskoçya’da yaşanan Windscale Kazası; bu kazada reaktörün çevresine bir miktar ışınım yayılmakla birlikte ölümle veya akut ışınım hastalığıyla sonuçlanan bir olay yaşanmamıştır.
  2. 1979 yılında ABD’de yaşanan Three Mile Island Kazası; olağan bir işletim bozulması, ekipman yitimi ve işletmen(operatör) hatası ile kazaya dönüşmüş, ancak bölgesel reaktör kalbi ergimesi yaşanmasına karşın reaktörü çevreleyen beton koruyucu kabuk sayesinde çevreye önemli bir ışınım sızıntısı olmadığı söylenmiştir.
  3. 1986 yılında Ukrayna’da yaşanan Çernobil Kazası; tek sözcükle bir faciadır. Kazanın nedenleri; işletmenlerin güvenlik mevzuatına aykırı olarak santralde deney yapmaları sonucunda reaktördeki ani güç artışı ve santral tasarımında derinliğine güvenlik ilkesine aykırı olarak, reaktörü çevrelemesi gereken bir beton koruyucu kabuğun yapılmamış olması olarak özetlenebilir.
  4. 2011 yılında Japonya’da yaşanan Fukuşima 1 Kazaları; 9.0 büyüklüğündeki 11 Mart günü olan 2011 Tōhoku Depremi ve tsunamisi sonrasında yaşandı. Honşu Adası açıklarında yaşanan bu deprem, Japonya’da büyük bir tsunamiye yol açtı. Tsunami, Japonya’ya çok büyük zarar verdi ve çekirdeksel erke santrallerinde bozulmalara neden oldu.
Fukuşima Çekirdeksel Santrali, Fukuşima, Honşu, Japonya

Bütün bu açıklamalar ve bilgiler ışığında bir Coğrafya Bölümü öğrencisi olarak sonuca varmak; ülkelerin iye olduğu teknoloji, siyasal ve ekonomik kararlılık, ham madde bakımından yeterlilik, Güvenlik işlemlerini harfiyen uygulayacak bürokrasinin varlığı ve başta çekirdeksel santrallerin kurulacağı alanlarda yerel toplumun onayının sağlanması önemli ögeleri oluşturmaktadır. Bu etkenlerin sağlanması durumunda çekirdeksel santrallerin kurulması da o düzeyde güvenli ve verimli olacaktır. Günümüzde çekirdeksel erke santrallerinin çoğu gelişmiş ülkelerde yaygın olarak bulunur. Çünkü Orta Doğu gibi siyasal ve etnik açıdan her türlü sorunun baş gösterdiği ülkelerde bugün çekirdeksel santraller olsaydı( Suriye, Irak, Yemen vb.) belki de şu an çok değişik sorunlarla karşı karşıya kalınmış olunurdu. Çekirdeksel erkeye iye olmak kadar almaşık(alternatif) erke kaynaklarını da göz ardı etmemek, bunun denetimini ve en yüksek biçimde verimliliğini ülke ekonomisine sunmakta önemlidir.

Kaynakça

– T.C Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı “ Nükleer Santraller ve Ülkemizde Kurulacak Nükleer Santrale İlişkin Bilgiler. “ Nükleer Enerji Proje Uygulama Dairesi Başkanlığı Yayın no : 1

– KAYA, İ. (2012) “Nükleer Enerji Dünyasında  Çevre ve İnsan.”  Abant İzzet Baysal Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi. Cilt/Volume : 2012-1 Sayı / Issue: 24

– Zabunoğlu, H. (2012) “Nükleer Enerji : Nedir ? Nasıl Üretilir ? İlgili Meseleler. “ Hacettepe Üniversitesi Nükleer Enerji Mühendisliği Bölümü

– http://www.greenpeace.org/turkey/tr/campaigns/nukleersiz-gelecek/ ( 08.05.2015 )

– http://www.taek.gov.tr/ogrenci/bolum1_01.html  ( 04.05.2015)

– http://bilimtreni.com/nukleer-enerji/  (04.05.2015)

PAYLAŞ
Önceki makaleDeprem
Sonraki makaleBor

BİR YANIT BIRAK

Lütfen yorumunuzu giriniz
Lütfen adınızı buraya giriniz