Yukarıdaki fotoğrafa iyi bakın, bu modern Dünya’nın enerji kaynağı; zenginleştirilmiş uranyum.Peki ama, uranyumdan nasıl enerji elde edilir?
Atomların parçalanmaları(fisyon) veya birleşmeleri(füzyon) esnasında ortaya çıkan enerjiye nükleer enerji veya çekirdek enerjisi denir.Nükleer teknoloji, bir duman dedektöründen, nükleer santrallere kadar uzanan geniş bir yelpazede uygulanabilir.Nükleer santrallerde(reaktörlerde), nükleer reaksiyon yardımı ile ortaya çıkan ısıdan elektrik elde edilir.
Görselde bir fizyon tepkimesi anlatılmaktadır.Uranyum 235 izotopu, nötron bombardımanına maruz bırakılarak Uranyum 236 izotopuna dönüşür ve U-236 izotopu, çekirdeğinin kararsızlığı sonucu parçalanır; Kr-92 (Kripton) ile Ba-141 (Baryum) çekirdeklerine dönüşür.Sonucunda enerji açığa çıkar.Bu enerjiyle reaktör kalbindeki su ısınır ve buhar ile elektirik enerjisi elde edilerek şebekeye dağıtılır.
Görselde bir füzyon tepkimesi anlatılmaktadır.Hafif radyoaktif maddelerin birleşerek daha ağır radyoaktif çekirdekleri meydana getirmesine füzyon denir.Örneğin; Güneş patlamaları füzyon reaksiyonlarıdır.Ancak fizyon tepkimeleri sonucunda açığa çıkan enerji, füzyon tepkimelerinden daha fazladır.
Reaktör kalbi nedir?
1942 yılında ilk kontrollü bölünme reaksiyonu ABD’nde inşa edilen CPI Deneme Reaktöründe gerçekleştirilmiştir.Yakıt malzemesi olarak doğal uranyum ve moderator (yavaşlatıcı) olarak grafit kullanılmıştır.Uranyum çubukları kazandaki suyu ısıttıkça grafit çubuklar kazana daldırılır ve bu madde, nötronları yutarak ısıyı düşürür.Nükleer reaksiyonların gerçekleştiği bu kazana, “reaktör kalbi” denilmiştir.
Yukarıda reaktörlerde kullanılan yakıt çubuklarının bir fotoğrafını görüyorsunuz.Yakıt çubuklarının içinde küçük kapsüller halinde zenginleştirilmiş uranyum bulunur.
İlk nükleer reaktörde olduğu gibi nükleer reaktör tasarımcılarının reaktör yakıtı için seçimleri doğal uranyum ya da %3, %4 oranında zenginleştirilmiş uranyumdur.Günümüzde Dünya çapında bu şekilde çalışan 442 reaktör bulunmaktadır.
İsviçre, Beznau nükleer güç santrali
Nükleer santraller, termik santrallerdeki gibi elektrik üretmek için buhar enerjisini kullanır.Ayırt edici nokta, suyun ısıtılarak buhar elde edilmesinde kullanılan yöntemdir. Termik santrallerde suyu ısıtmak için kömür, gaz, fuel-oil gibi fosil yakıtlar kullanılırken, nükleer santrallerde onların yerini uranyum almaktadır.
Nükleer reaktör nasıl çalışır?
1000 MW gücündeki bir nükleer santralin yıllık enerji üretimi; 1.6 milyon ton ham petrolden elde edilen enerji kadardır.Petrol çevreye metan gazı saçarak Dünya’nın ısınmasına ve küresel ısınmaya sebep olurken, nükleer enerji doğaya böyle bir zarar vermemektedir.
Peki ya Çernobil felaketi ne olacak?
Nükleer reaktörler iki tipte inşa edilirler; kapalı tip reaktörler ve açık tip reaktörler.
Görselden de anlaşılacağı gibi, açık tip reaktörlerde reaktör kalbinin üzerinde bir kubbe yokken, kapalı tip reaktörlerde reaktör kalbi bir kubbe ile kapatılır.Rusya, açık tip reaktörleri benimsemiştir, bu yüzden bu modele “doğu modeli” denilmiştir.1986 Çernobil felaketinden önce İngiltere ve ABD’nde, reaktörlerde kaza meydana gelmiş ancak kazanın gerçekleştiği reaktörler kapalı tip reaktörler olduğu için Çernobil felaketi gibi radyasyon kaçağı olmamıştır.Çünkü kontrolden çıkan radyoaktif elementler kubbeyle kapatılmış oldukları için çevreye yayılmamıştır.
Türkiye Viyana Uluslararası Atom Enerji Kurumu üyesidir ve üyelik şartının gerektirdiği gibi, kapalı sistem reaktör inşa etmek zorundadır.Yani bizim ülkemizde, bir kazadan ötürü Çernobil felaketi gibi büyük çapta felaketler gerçekleşmeyecektir.
Akkuyu ve Sinop’ta kurulacak Nükleer Santraller’de yılda yaklaşık 80 milyar kWh elektrik üretilmesi öngörülmektedir. Bu miktarda bir elektriği doğalgaz santralinden elde etmek için yaklaşık 16 milyar metreküp doğalgaz ithaline karşılık yıllık 7,2 milyar ABD Doları(yaklaşık 13 milyar TL) ödenmesi gerekmektedir.Yani, 3 yıl içerisinde, sadece doğalgaz ithaline ödenecek para ile Mersin-Akkuyu’da 4 ünite nükleer santral kurulabilmektedir.
Fransa’daki Catenom nükleer güç kompleksinde Keban Barajı’nın 4 katı düzeyinde enerji üretiliyor. Resimde, kompleksteki soğutma kulelerinden çıkan zararsız su baharı görülüyor.
Önümüzdeki 20 yıl içerisinde füzyon enerjisi ve nükleer enerjinin yükselişe geçeceği öngörülmektedir.Çünkü fosil yakıtlar tükenmektedir ve nükleer enerji, fosil yakıtlara oranla insanlığa daha fazla fayda sağlamaktadır.Bir gün fosil yakıtlar tüketildiğinde, nükleer enerji santraline sahip olmayan ülkeler, dışa bağımlı hale geleceklerdir.
Kaynaklar
BİLİM OKULU* 