FİZ 908 Nükleer Enerji ve Politikaları Ders Notları

Transkript

1 FİZ 908 Nükleer Enerji ve Politikaları Ders Notları Bu ders notları, 2009 yılından beri BEÜ Fizik Bölümü web sayfasında güncellenmekte olup başkaları tarafından değiştirilemez, bir kısmı veya tamamı kopyalanıp internet ortamında veya başka bir yayın organında yayınlanamaz! PROF. DR. HÜSEYİN AYTEKİN BEÜ FİZİK BÖLÜMÜ

2 NÜKLEER ENERJİ NEDİR VE NASIL ÜRETİLİR? Nükleer enerji, maddenin enerjiye dönüştürüldüğü, nükleer reaksiyonların sonucudur. Nükleer enerji, doğal olarak ve insan yapımı işlemlerle kontrol altında üretilebilmektedir. Örneğin, Güneş ve diğer yıldızlar ısı ve ışığı nükleer reaksiyonlarla üretirler. Güneş ve yıldızlar bitmez nükleer enerji kaynağı olarak görünmektedir. Güneş ve yıldızlarda füzyon yoluyla (hafif elementlerin kaynaşması) enerji üretilmektedir. Füzyona dayalı reaktörler yeryüzünde henüz gerçekleştirilememiştir. Günümüzde kullandığımız nükleer reaktörler nükleer fisyon prensibine (Ağır atomların parçalanması) göre çalışırlar. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 2

3 ATOM BOMBASI VE HİDROJEN BOMBALARI Nükleer enerji üretimi reaktörlerde kontrollü olarak elde edilmektedir. Nükleer reaksiyonlarla üretilen enerji kontrol edilmezse nükleer bomba olarak karşımıza çıkar. Kontrolsüz fisyon reaksiyonlarıyla atom bombası ve kontrolsüz füzyon reaksiyonları ile de hidrojen bombası elde edilebilmektedir. Hidrojen bombasında hidrojen atomları çok yüksek sıcaklıklarda reaksiyon oluşturmaktadır. Bu nedenle önce bir fisyon bombası patlatılarak yüksek sıcaklığa ulaşılır ve bu sıcaklıkta hidrojen atomları füzyona uğratılır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 3

4 NÜKLEER ENERJİNİN KAPSAMI Nükleer enerji iki farklı yolla üretilebilir: Birinde, büyük çekirdekler enerji açığa çıkaracak şekilde bölünürler (nükleer fisyon). Diğer metotta ise, küçük çekirdekler enerji açığa çıkaracak şekilde birleşirler (nükleer füzyon). Nükleer fisyonda, uranyum elementi, bazı önde gelen özelliklerinden dolayı, enerji üretiminde esas yakıt olarak kullanılmaktadır. Uranyum çekirdekleri nötronlarla bombardıman edilerek kolaylıkla bölünebilirler. Bir uranyum atomu bölündükten sonra, çoklu nötronlar diğer uranyum çekirdeklerini bölecek şekilde açığa çıkarlar. Bu olay zincir reaksiyon olarak bilinir. Nükleer füzyonda, atom çekirdekleri birleşerek kaynaşırlar. Bu olay sadece çok yüksek sıcaklıklarda olur. Güneş, diğer yıldızlar gibi, nükleer füzyon yoluyla ısı ve ışık yayarlar. Güneşte, hidrojen çekirdekleri helyum oluşturacak şekilde kaynaşırlar. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 4

5 NÜKLEER ENERJİNİN TARİHÇESİ 2 Aralık 1942: Nükleer enerji, Enrico Fermi nin Chicago üniversitesinde bir uranyum kümesi ile zincir reaksiyonunu yaptığında başlamıştır. 6 Ağustos 1945: kişiyi öldüren atom bombasını Japonya da Hiroşima üzerine ABD tarafından atıldı. 9 Ağustos 1945: kişiyi öldüren atom bombasını Japonya da Nagazaki üzerine atıldı. 1 Kasım 1952: Atom bombasından binlerce defa büyük olan hidrojen bombasının büyük bir versiyonu Amerika Birleşik Devletleri tarafından test amaçlı patlatıldı. 21 Şubat 1956: İngiltere de ciddi anlamda ilk nükleer santral açıldı. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 5

6 NÜKLEER YAKIT NEDİR Peryodik tablonun sonuna doğru bakıldığında protonlar arasındaki itmeye karşı çekirdek kuvvetleri daha zayıf kalmaktadır. Buna göre de Z=92 den daha büyük element doğal olarak görülmez. Uranyum da radyoaktif bozunmaya açıktır. Uranyum, küçük parçacık fırlatmadan çok, bölünme eğilimlidir. Uranyumun bölünmesi ilk kez 1939 da laboratuvarda gözlendi. Doğal uranyumun %0.7 si kadarı olan 235 U bölünmekte ve %99.3 bollukta olan 238 U bölünmemektedir. Yavaş nötronlarla 235 U bölünebilmektedir ve Ba ve Kr gibi daha küçük elementlerle birlikte birkaç hızlı nötron yayınlanmaktadır. Bu nötronlar nükleer enerjinin en önemli kısmını oluşturmaktadır. Açığa çıkan enerji, reaksiyondan çıkan ürünlerin kütlesi reaksiyona girenlerden daha küçük olup kütle farkı enerjiye dönüşmektedir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 6

7 NÜKLEER FÜZYONUN FİSYONA GÖRE AVANTAJ VE DEZAVANTAJI NEDİR Füzyonun fisyona göre üstünlükleri şu şekilde sıralanabilir: i. Hafif çekirdekler bol miktarda olup kolay elde edilebilmektedirler. ii. Füzyon ürünleri, fisyon ürünlerine göre daha hafif ve kararlıdırlar. Füzyonun fisyona göre tek dezavantajı ise füzyonda Coulomb enerji engelinin aşılmasıdır. Bunun için çok yüksek sıcaklıklar gerekmektedir. Bu nedenle günümüzde henüz yeryüzünde füzyon reaktörleri yapılamamıştır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 7

8 KONTROLLÜ NÜKLEER ENERJİ NASIL ÜRETİLMEKTEDİR? Nükleer güç santralleri, fosil yakıt yakan santrallere çok benzer olarak çalışırlar. Tek fark, bir nükleer reaktör içinde ısının üretildiği zincir reaksiyonu nun olmasıdır. Bir nükleer santralin enerji üretilen bölümüne reaktör adı verilir. Bir fisyon reaktörü yakıt olarak uranyum çubuklar kullanır. Reaktörden elde enerji ısıya dönüşür ve ısı bir sıvı veya gaz soğutucu ile uzaklaştırılır. Isınan soğutucu daha sonra su kaynatmak için kullanılır ve oluşan buhar bir elektrik jeneratörü, gemi veya denizaltıya güç sağlayan bir türbine gönderilir. Bir nükleer santraldeki sistemler konvansiyonel güç santralleri ile aynı mantıkla çalışırlar. Isı enerjisinin üretildiği kısımda elde edilen buharın türbin jeneratörünü döndürerek elektrik üretilmesi felsefesi, temel olarak nükleer santrallerde de aynıdır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 8

9 Kaynak: Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 9

10 BİR NÜKLEER REAKTÖRÜN ELAMANLARI NELERDİR? Bütün reaktörler benzer elemanlardan oluşur ve bunlar: Yakıt veya fisyon yapabilen malzeme, Yavaşlatıcı, Nötron kaçağını azaltmak için yansıtıcı, Bazıları gaz olan radyoaktif fisyon ürünlerinin kaçışını önlemek için bir bir reaktör kabı, Çalışan personeli nötron ve gamma ışınlarından korumak için zırh, Isıyı çıkarmak için bir soğutucu, Güç seviyesini kontrol etmek ve sabit tutmak için bir kontrol sistemi, Kontrol ve soğutma sistemlerinin çalışmaması halinde istenilmeyen olayları önlemek için acil önlem sistemi. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 10

11 FİSYON REAKTÖR TİPLERİ NELERDİR? Nükleer reaktörler, güç, araştırma ve dönüşüm reaktörleri olmak üzere üç grupta toplanabilir. Güç reaktörleri, fisyon ürünlerinin kinetik enerjilerini ısı olarak çıkaran ve bununla suyu kaynatarak buhar üretip bir türbini çalıştıran sistemlerden oluşur. Günümüzde U-235 (fisil element) güç reaktörlerinde yavaş nötronlarla fisyona uğratılmaktadırlar. Araştırma reaktörleri, çekirdek veya katıhal fiziği alanlarındaki araştırmalar için nötron üretme amacıyla planlanan reaktörlerdir. Genelde düşük güç seviyelerinde 1-10 MW mertebesinde çalışırlar. Dönüştürücü reaktörler, yavaş nötronlarla fisyon yapmayan maddeleri büyük bir kazançla fisyon yapabilen maddelere dönüştürmek için planlanmışlardır. Dönüşümler arasında başlıcaları, 238 U den 239 Pu a ve 232 Th dan 233 U a olan dönüşümlerdir. U-238 ve Th-232 fertil elementler olarak adlandırılırlar. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 11

12 NÖTRON ENERJİLERİNE GÖRE REAKTÖRLERİN SINIFLANDIRILMASI Reaktörleri yavaş, orta ve hızlı nötronlarla çalışmak üzere planlamak mümkündür. Orta enerjili reaktörler (ev-kev nötron enerjili) reaktörün bir üstünlüğü, yavaş reaktöre (0.025 ev nötron enerjili) göre daha az hacim gerektirmesidir. Bu reaktörler esas olarak denizaltı gemilerinde olduğu gibi itici güç için geliştirilmişlerdir. Denizlerde itici güç olarak reaktörlerin kullanılması 50 yıllık bir geçmişe sahip olup denizaltılar ve yüzey gemileri için güç sağlamaktadır. Rusya daha çok sivil amaçlı olarak, nükleer güce dayalı 8 buz kırıcı ve bir de 62,000 tonluk kargo gemisine sahiptir. Hızlı reaktörlerde hiç yavaşlatıcı kullanılmaz. Hızlı nötronlar (~14 MeV) için reaksiyon olasılığının daha küçük olmasından dolayı aynı gücü sağlamak için hızlı reaktörlerin yakıt gereksinimi, yavaş reaktörlerininkinin katı kadardır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 12

13 FİSYON REAKTÖRLERİNDE KULLANILAN YAVAŞLATICILARIN ÖZELLİKLERİ 1. Ucuz ve bol olmalıdır, 2. Kimyasal olarak kararlı olmalıdır, 3. Kütle numarası, nötronla yaptığı bir çarpışmada maksimum enerji soğurması için yaklaşık 1 olmalıdır, 4. Yoğunluğu büyük bir sıvı veya katı olabilir, 5. Nötron yakalama olasılığı minimum olmalıdır. Grafit şeklindeki karbon 1, 2, 4, 5 şartlarına uyar. Çarpışma başına nötron enerjisindeki küçük kayıp yavaşlatıcı miktarının artırılması ile telafi edilebilir. Normal su, 1,2, 3 ve 4 şartlarına uyar, fakat sudaki protonun nötron yakalama tesir kesiti yüksektir. Ağır suyun (D 2 O) nötron yakalama tesir kesiti çok küçüktür, fakat yakalama ile radyoaktif trityum oluşur, bu da özellikle biyolojik sistemler için zararlıdır. Ağır hidrojen ( 2 H) oldukça nadir ve ayrılması da pahalıdır. Bunun yanında, ağır su yakalama olasılığı küçük olduğundan yakıt olarak zenginleştirilmemiş uranyumla birlikte kullanılırlar. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 13

14 NÜKLEER REAKTÖRLERDE KULLANILAN SOĞUTUCULARIN ÖZELLİKLERİ Soğutucu reaktör korunun erimesine fırsat vermeden ısı çıkışını sağlayan başlıca elemandır. Güç reaktörlerinin tasarımında başlıca özellik, soğutucunun ısı transferindeki verimlilik yeteneğidir. Soğutucu malzemeler ısı sığası yüksek olan gazlar (hava, CO 2, helyum), su ve diğer sıvılar olabilir. Soğutucu olarak su kullanan reaktörlerde suyun sıvı halde kalmasını sağlamak amacıyla su yüksek basınçta tutulur. Bunlar basınçlı su reaktörleri olarak adlandırılırlar. Yakıt yoğunluğu yüksek olan hızlı üretken reaktörlerde, oldukça küçük bir hacimde verimli ısın transferinin sağlanması için soğutucu olarak sıvı sodyum kullanılmaktadır. Sodyumun kaynama noktasının yüksek olması soğutucu olarak seçilme nedenidir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 14

15 (DEVAM EDİYOR) Güç üretiminde kullanılan kaynar-sulu ve basınçlı-su reaktörlerinde hem yavaşlatıcı ve hem de soğutucu olarak su kullanılmaktadır. Kaynar sulu reaktör, suyu korun içerisinde devreder (soğutucu olarak) sonra buhar üreten sisteme aktarır. Buharı muhafaza etmek için dayanıklı bir kaba ihtiyaç vardır. Basınçlı su reaktörleri bu potansiyel tehlikeyi, reaktör koru içinde dolanan basınçlı su ile elektrik jeneratörünü işleten buhar sistemini ayırmakla önlemektir. ABD de zenginleştirilmiş uranyum temini oldukça kolay olduğundan burada reaktörlerin çoğu normal sulu olarak tasarlanmıştır. Diğer taraftan Kanada, doğal uranyum ve ağır suyu kolayca sağlayabildiğinden güç reaktörleri D 2 O ile yavaşlatılır (soğutucu olarak D 2 O veya H 2 O kullanırlar). Yavaşlatıcı olarak grafit kullanan reaktörler, parçalı (heterojen) düzenlenmiştir ve yakıt olarak doğal veya zenginleştirilmiş uranyum kullanabilirler. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 15

16 RADYOAKTİF FİSYON ÜRÜNLERİ Fisyonda her birinde nötron fazlalığı olan iki ürün oluşur (radyoaktif), bu nedenle bunlar kararlı durumuna ulaşmak için beta bozunumu ile birlikte gamma bozunumu yaparlar. Dolaysıyla fisyon enerjisinin küçük bir kısmı (%10-15) beta ve gamma bozunumu ile açığa çıkar. Reaktör kapatıldıktan (kontrol çubukları indirilip fisyon durdurulduğunda) sonra bu bozunumlar nedeniyle ısı çıkışı devam eder ve fisyon ürünlerinin karakteristik olan yarı ömürlerine göre zamanla azalır. Çok uzun yarı-ömürlü bu radyoaktif ürünler (atıklar), nükleer atıkların içinde en tehlikeli olanlarıdır. Radyoaktif ürünlerin birçoğu araştırmada büyük öneme sahiptirler. Bazı izotopların elde edilmesinde en ekonomik olanı bunların kullanılan yakıt elemanlarından ayrılmaları yoludur. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 16

17 (DEVAM) Harcanan yakıt elemanlarının belirgin özelliği olan uzun yarıömürlü aktifliklerini göz önüne aldığımızda yıllar mertebesinde bir yarı-ömürle karşılaşırız. Bu nedenle, bu atıklar yıl kadarlık bir süre boyunca biyolojik sistemden uzak tutulmalıdırlar. Bu izolasyonu gerçekleştirmek için çeşitli yollar önerilmiştir, fakat bu süre boyunca garantili bir sistem henüz belirlenememiştir. Yeraltı sularına veya gıda zincirine vuku bulacak herhangi bir sızıntının sebep olacağı kanser ölümlerinin artacağı düşünülmektedir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 17

18 KÖMÜR SANTRALLERİ İLE NÜKLEER SANTRALLERİN ÇEVRSEL ETKİLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI Genel nüfusun etkilendiği kömürlü termik santrallerden kaynaklanan radyasyon, nükleer güç reaktörlerine göre defalarca fazladır. Örneğin, 1000 MW gücündeki kömür yakan bir termik santral atmosfere yılda 23 kg uranyum ve 46 kg toryumu, başta radon olmak üzere radyoaktif ürünleri ile birlikte yaymaktadır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 18

19 NÜKLEER SANTRALLERDEKİ GÜÇ KONTROLÜ Reaktör, nötronları soğuran kontrol çubukları ile kontrol edilmektedir. Çubuklar, reaktör içine sokulduğunda daha çok nötron soğururlar ve fisyon sürecini azaltırlar. Daha çok güç üretmek için, çubuklar kaldırılır ve daha çok nötron uranyum atomlarını bombardıman ederler. Gaz soğutmalı reaktörlerde karbon diaoksit gazı ısıyı uzaklaştırmak için reaktöre gönderilir. Karbon dioksitin seçilmesinin sebebi, iyi bir soğutucu olması ve büyük miktarda ısıyı taşıyabilmesidir. Karbon dioksit aynı zamanda reaktördeki yangın riskini de azaltmaktadır. Çünkü ortamdaki sıcaklık 6000 santigrat derece civarındadır. Diğer taraftan, karbon dioksit nötronla bombardıman edildiğinde istenmeyen kötü bir maddeye de dönüşmez. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 19

20 NÜKLEER ATIK YÖNETİMİ Santralden çıkan ve yüksek seviyede radyoaktivite içeren küçük bir miktardaki nükleer atık birazcık endişelendirebilir. Nükleer atık fazla miktarda olmasa da çok tehlikelidir. Atığı gömdükten sonra binlerce yıl saklanmalıdır. Nükleer enerji üretiminde kullanılan yakıtların yüksek radyoaktiviteye sahip uzun ömürlü izotopları içermesi, bu yakıtların atık olarak uzun seneler boyunca kontrollü olarak insana ve çevreye zarar vermeyecek şekilde depolanmasını gerektirmektedir. Kullanılmış yakıtlar veya yakıt çevriminde oluşan radyoaktif atıklar, radyasyon sızdırmaz özel çelik kaplar içine konulduktan sonra geçici yer üstü ve yer altı depolarında muhafaza edilmektedir. Ancak son depolama için gelecekte jeolojik (yeraltı) depolama teknolojisi kullanılacaktır. Bu konuda ABD'de ve Finlandiya'da önemli gelişmeler bulunmaktadır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 20

21 (DEVAM EDİYOR) Nükleer güç santrallerin radyoaktif atıklarını saklama ve işleme işlevi genellikle 3 yöntem ile yapılır. Bu saklama ve işleme sistemleri aşağıdaki gibidir: Sıvı radyoaktif atık sistemleri, Gaz radyoaktif atık sistemleri, Katı radyoaktif atık sistemleri. Yakıt bir kere kullanıldıktan sonra depolamaya gönderilir. Daha ileri bir işleme tabi tutulmadan biyosferden izole edilir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 21

22 NEDEN NÜKLEER ENERJİYİ KULLANMALIYIZ? Dünyanın enerji kaynakları hızla azalmaktadır. Nükleer enerji, en etkin enerji tipi olarak bir potansiyele sahiptir. Diğer taraftan, günümüzde, reaktör erimesi, açığa çıkan zararlı radyasyon gibi riskleri olsa da nükleer enerji, en güveniliri, en temizi, en ucuzu ve en verimlisidir. Dünyanın enerji ihtiyacının yaklaşık %85 i kömür, petrol ve gazla karşılanmaktadır. Kömür hemen her yerde bulunmakta ve rezervler birkaç 100 sene sonra sona ermektedir. Bugünkü hızıyla kullanıldığında petrol rezervleri de birkaç 10 yıllık kadardır. Gaz rezervleri de birkaç 10 yılla sınırlıdır. Bunun yanında fosil yakıtlı santraller, nükleer santrallere göre çevreyi daha çok kirletmektedir. Üstelik, özellikle kömür-yakmalı santraller, çevreye daha çok radyoaktivite yaymaktadır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 22

23 NÜKLEER SANTRALLERİN KURULUM VE ÜRETİM MALİYETLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI Nükleer enerji ekonomik açıdan değerlendirildiğinde, nükleer santralin işletmede kaldığı dönem boyunca işletme maliyetinin çok fazla değişmediği görülmektedir. Nükleer santrallerde, inşaat süresinin uzun (5-7 yıl) ve güvenlik harcamalarının yüksek olması ilk yatırım maliyetini arttırmaktadır. Fakat nükleer santrallerde, işletme ve yakıt maliyeti yüksek değildir. Yapılan çalışmalarda, nükleer santrallerde ilk yatırım maliyetinin toplam maliyet içerisindeki payının % seviyelerinde olduğu, doğal gaz yakıtlı kombine çevrim santrallerinde ise bu oranın % 20 olduğu bulunmuştur. Buna karşılık, elektrik üretim maliyeti içerisinde yakıtın payı nükleer santrallerde % 15 in altında iken, doğal gaz yakıtlı santrallerinde ise bu oran % 60 ın üzerindedir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 23

24 (DEVAM EDİYOR) Doğal gaz, kömür gibi enerji yoğunluğu daha düşük olan kaynaklar için elektrik üretimi sırasında oluşabilecek yakıt fiyatlarındaki dalgalanmalar santral işletmecisini çok fazla etkileyecektir. Buna karşılık, nükleer yakıt fiyatlarında yüksek artış beklenmemektedir ve olabilecek artışlarda üretim maliyetlerini çok fazla etkilemeyecektir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 24

25 Nükleer enerji karşıtları, geçmişte yaşanılan nükleer santral kazalarını sürekli gündemde tutarak, kamuoyunu yanlış bilgilerle yönlendirmektedirler yılında İngiltere nin Windscale nükleer santralında uranyum yakıt elemanlarının soğutulması sonucu çıkan reaktör yangınında fisyon ürünleri atmosfere yayılmış olup reaktör çevresinde olmuştur. NÜKLEER SANTRALLERE KARŞI OLANLARIN GÖRÜŞLERİ yasayanlardan 260 ı tiroide kanseri Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 25

26 (DEVAM) 1979 yılında, ABD de gerçekleşen Three Mile Island Kazası nda, kısmi reaktör koru (kalbi) erimesine karşın, reaktör binası boşaltılarak, koruyucu kabuğun kapısı dışarıdan kapatılmıştır. Bu tedbirle, çevreye yayılacak radyasyon reaktör binasında tutulmuştur. Bu kazada, herhangi bir can kaybı yaşanmamış olup insan sağlığını olumsuz etkileyecek oranda da bir radyasyon çevreye yayılmamıştır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 26

27 (DEVAM EDİYOR) 26 Nisan 1986 da meydana gelen Çernobil Nükleer Santral Kazası, reaktör tasarımındaki hatalarla, güvenlik sistemlerinin devreden çıkarılması, işletme kurallarının dikkate alınmaması ve reaktörün kararsız duruma getirilmesi gibi bir dizi insan hatası sonucu meydana gelmiştir. Diğer taraftan, Çernobil kazası, elektrik üretimi sürecinde değil, nükleer güvenlik kural ve gereklerine uygun olmayan koşullarda yapılan bir deney sırasında meydana gelmiştir. Uzun yıllar önce yaşanmış olan Three Mile Island, Windscale ve Çernobil kazaları, halk üzerinde olumsuz izlenim ve endişelere neden olmuştur. Bu iki kazanın oluşu ve çevresel etkileriyle ilgili yukarıda verilen ayrıntılar halk tarafından bilinmediğinden doğal olarak tepkilere neden olmuştur. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 27

28 (DEVAM EDİYOR) 2011 yılında Fukuşima da meydana gelen nükleer santral kazasının nedeni deprem ve ardından oluşan tsunamidir. Nükleer enerji hakkında olumsuz görüş benimseyenler güvenlik ve atıkların yok edilememesi konusunu gündeme getirerek nükleer santral kazalarını örnek gösteriyorlar. Bu görüşü savunanlar, rüzgâr, güneş ve hidroelektrik santrallerin verimli kullanılması halinde nükleer enerjiye ihtiyaç kalmayacağını ileri sürmektedirler. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 28

29 NÜKLEER ENERJİYİ SAVUNANLARIN GÖRÜŞLERİ Nükleer enerjiyi savunanlar, küresel ısınmadan dünyayı kurtarmanın en temiz yolunun nükleer santraller olduğunu ileri sürmektedirler. Fosil yakıtların çevreye daha çok zarar verdiğini, küresel ısınma, asit yağmurları ve ozon tabakasının delinmesine yol açtığını ileri sürmektedirler. Nükleer enerjiyi savunan ülkeler, enerji politikalarında nükleer enerjiye dönmekte, ve büyük miktarda elektrik üretmek için nükleerden başka seçenek olmadığını ifade etmektedirler. Ukrayna da Çernobil Nükleer Santrali nin 4. ünitesinde meydana gelen kazadan sonra nükleer santrallerin kapatılması gündeme geldi ancak kapatılmadı. Çernobil in bir ünitesi halen çalışıyor. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 29

30 (DEVAM EDİYOR) Çernobil kazasından sonra geliştirilen üçüncü ve dördüncü nesil reaktörler, güvenlik ve atık problemini büyük ölçüde ortadan kaldırmaktadır. Bu reaktörler, herhangi bir arıza veya sistemdeki yetersizliğin kazalara yol açmasını önlemek için aktif kontrol veya operatör müdahalesi gerektirmeyen, kendiliğinden güvenli özelliklere sahiptir. Dördüncü nesil teknolojiler atık problemini de çözüyor. Hızlandırıcı sürümlü sistemler normal reaktörlerde üretilen atıkları yakma olanağı sağlıyor. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 30

31 NÜKLEER GÜCÜN AVANTAJLARI Enerji kaynaklarının gelecek nesiller için yeterliliği sürdürülebilir kalkınma açısından önemli bir konudur. Özellikle fosil kaynak rezervleri kısıtlıdır. Nükleer yakıt hammaddesi olan uranyum ve toryum rezervleri ise oldukça fazladır. Nükleer santraller, duman ya da karbondioksit üretmez, dolaysıyla sera etkisi yaratmaz, Küçük miktardaki yakıttan büyük miktarda enerji üretilir, Küçük miktarlarda atık üretir, Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 31

32 (DEVAM EDİYOR) Nükleer enerji, temiz, emniyetli ve güvenilirdir. İklim değişimi ile mücadele etmek için güneş ve rüzgara dayalı santraller kurmanın yanında nükleer güç de geliştirilmelidir. Hızlı bir şekilde fosil yakıtlarla değiştirilmelidir. Yarının nükleer elektrik santralleri, taşınabilir elektrik makineleri olabilecektir. Bu santraller denizden temiz su ve hidrojen üreteceklerdir. Bazı çevre organizasyonlarının nükleer enerjiye karşı çıkışlarının büyük bir hata olduğu yakın zamanda ortaya çıkması beklenmektedir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 32

33 (DEVAM EDİYOR) Nükleer reaktörler, tıp ve endüstride kullanılan yararlı radyoizotopların üretilmesinde de kullanılırlar. Kanser tedavisinde, boru kaynaklarının tahribatsız muayenesinde kullanılan Kobalt-60, tiroid bozukluklarının teşhis ve tedavisinde kullanılan İyot-131, vücut içini görüntüleme amacıyla kullanılan Teknesyum- 99, akciğer havalanmasının ve kan akışının ölçülmesinde yararlanılan Ksenon-133, bu izotoplara örnek olarak verilebilir. Nükleer santrallerde elde edilen fazla enerji ise, ev ve seralarımızın ısıtılması, tuzlu sudan içilebilir su elde edilmesi, petrol üretimi gibi alanlarda kullanılmaktadır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 33

34 NÜKLEER GÜCÜN DEZAVANTAJLARI Nükleer enerji üretiminde her ne kadar fazla atık üretilmese de üretilen atık çok tehlikelidir. Nükleer atık gömülmeli ve radyoaktivitesi bitinceye kadar (binlerce yıl) orada saklanmalıdır. Saklandığı sürece, sellerden, depremlerden, teröristlerden ve başka şeylerden korunmalıdır. Nükleer güç güvenilebilir fakat emniyet için çok miktarda maliyet gereklidir. Eğer bir şeyler yanlış gider ve nükleer kaza olursa çok ciddi hastalıklar olabilir. Halk, nükleer güçle artan bir şekilde ilgilenmektedir. Nükleer güç, 1990 larda dünyada en hızlı gelişen güç kaynağı olmuştur te ise en yavaş gelişme olmuştur. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 34

35 (DEVAM) Nükleer enerji üretimi sürecinde ortaya çıkan atıkların ve kullanılmış yakıtların yönetimi, gelecek nesillere fazla bir yük bırakmadan insan sağlığı ve çevrenin korunmasını amaçlamaktadır. Ancak nükleer atıkların nihai depolanmasının uygulanmasına geçilememesi nükleer enerji açısından dezavantaj olmaktadır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 35

36 NÜKLEER GÜCÜN ÇEVRE ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ Nükleer enerji üretimi, tümüyle ele alındığında sera gazı salımı konusunda en temiz seçeneğidir. Nükleer enerjinin iklim değişikliğine sebep olan atmosferdeki sera gazı yoğunluğunun azaltılmasındaki rolü büyüktür. Günümüzde nükleer santraller, elektrik sektöründen kaynaklanan sera gazı salınımında yıllık olarak yaklaşık %17 azalmaya sebep olmaktadır. Bu santrallerin yerine fosil yakıtlı santrallerden elektrik elde edilmiş olsaydı her yıl 1.2 milyar ton karbon atmosfere verilecektir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 36

37 TÜRKİYENİN GENEL ENERJİ POLİTİKASI Türkiye, ihtiyaç duyduğu enerjiyi alternatif kaynaklardan kesintisiz, ucuz ve güvenli olarak elde edebilmek için çok yönlü politikalar yürütmektedir. Enerjinin; zamanında, yeterli, rekabet edilebilir fiyatlardan, sürekli olarak ve çevre kirliliği yaratmadan üretilmesi öncelikli hedeftir. Türkiye, Dünya ekonomisi ile hızlı bir entegrasyon süreci içinde olup sanayi sektörünü uluslararası alanda rekabet edebilecek bir düzeye çıkarma çabası içindedir. Bu da enerji talebinde de hızlı bir artışı beraberinde getirmektedir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 37

38 DÜNYADA NÜKLEER ENERJİNİN DURUMU Nükleer enerji günümüzde, temiz, küresel ısınmayı hızlandıracak sera etkisi yaratan gazlar (CO2) üretmeyen ekonomik bir enerji kaynağı olarak kabul edilmektedir. Ayrıca, nükleer enerji dünya enerji ihtiyacının karşılanmasında kullanılan ana kaynaklardan birisidir. ABD de Three Mile Island (1979) ve Ukrayna da Çernobil (1986) olaylarından bu yana geçen yaklaşık 30 yılda, nükleer enerji üretiminde, Uluslararası Nükleer Enerji Ajansına (AIEA) göre güvenlik konularında önemli adımlar atıldı ve yeni nesil teknolojilere geçildi. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 38

39 (DEVAM) Dünyada toplam 450 nin üzerinde nükleer santral, dünya elektrik enerjisinin yaklaşık yüzde 17 sini üretmektedir. AB ülkelerinde nükleer enerjinin toplam enerji içindeki oranı yaklaşık yüzde 35 i bulmaktadır. Avrupa da en yüksek oran yaklaşık %80 ile Fransa dadır. İsveç ve Slovakya da bu oranlar %50 civarındadır. Macaristan, Sovenya, Almanya ve Çek Cumhuriyeti gibi ülkelerde bu oranlar %30-%40 arasındadır. Avrupa da 50 nin üzerindeki ülkede yaklaşık 250 araştırma reaktörü ve yaklaşık 220 adet nükleer reaktör gemileri ve denizaltıları bulunmaktadır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 39

40 (DEVAM) Nükleer enerjinin dünyadaki kullanımı gelişmiş ülkelerde azalırken gelişmekte olan ülkelerde bu enerji seçeneğine yöneliş artmaktadır. Özellikle Asya ülkelerinde (Çin, Hindistan, güney Kore, Tayvan) yeni nükleer santral projeleri planlanmaktadır. Bazı gelişmekte olan ülkelerin yıllık elektrik enerjisi talebi %5-%10 arasında (Türkiye de yaklaşık %10) seyrederken gelişmiş ülkelerin talebi %1-3 arasında kalmaktadır. Seçenekler arasında olan nükleer enerji hem dışa bağımlılığı azaltmakta ve hem de güvenilir olmaktadır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 40

41 TÜRKİYE NİN ENERJİ DURUMU VE GELECEĞE YÖNELİK PLANLAR Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı nın verilerine göre, hidrolik ve linyit potansiyelimizin tamamı kullanılsa bile bunların yaklaşık olarak GWh elektrik enerjisi üretmesi beklenmektedir yılında üretilmesi gereken elektrik enerjisi miktarı ise GWh kadar tahmin edilmektedir. Nükleer enerjiden tek seferde alınan verim; rüzgâr, güneş, akıntı, jeotermal vb. enerji üretim yöntemlerinden çok daha yüksektir. Bu da önümüzdeki en az 50 yıl boyunca ülkemizde nükleer yatırımların devam edeceğini göstermektedir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 41

42 (DEVAM) 2023 yılına kadar gerçekleştirilecek nükleer santral projeleri ile enerji ihtiyacımızın %9 u karşılanmış olacaktır. Ayrıca, Türkiye de bulunan linyit yataklarının kalori değerlerinin düşük olması nedeniyle meydana gelen çevre kirliliği ve sera gazı üretimi de uzun vadeli bir nükleer program ile azaltılabilecektir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 42

43 (DEVAM) Tıp ve endüstride ihtiyaç duyulan çeşitli radyoizotopların da bu santrallere paralel olarak kurulacak yan sanayii ve yerli olanaklarla karşılanması planlanmaktadır. Türkiye'de kurulacak tesislerde zenginleştirilmiş uranyum üretilmesi ve üretilen yakıtın yurt dışına ihracatı hem ülkenin enerji bağımsızlığına faydalı olacak hem de ekonomik getiri sağlayacaktır. Dünya toryum rezervlerinin yaklaşık %20'si Türkiye'de bulunmaktadır. Bu bağlamda, toryum teknolojileri konusunda AR-GE faaliyetlerine hız verilmesi ve çevreye çok daha az zararlı olan toryum ile çalışan nükleer santraller kurulması Türkiye'ye orta ve uzun vadede büyük teknolojik altyapı ve parasal kazanç yaratacaktır. ( Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 43

44 (DEVAM) Türkiye de günümüzde tespit edilen 380 bin ton toryum rezervi, Türkiye nin senelik elektrik ihtiyacını temin edebilecek büyüklüktedir. Türkiye de halihazırda tespit edilmiş 10 bin ton uranyum vardır. Ama şurasını da söylemek gerekir ki bu tespitler çok sistematik bir araştırmaya dayanan tespitler değil, tesadüfen bulunmuş tespitlerdir. Detaylı taramalar yapılırsa Türkiye de en az 1 milyon ton toryum ve bin ton uranyum cevheri bulunacağı tahmin edilmektedir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 44

45 (DEVAM) Türkiye nin kendisine mahsus uzun vâdeli bir nükleer enerji politikasını belirlemesi gereklidir. Türkiye'deki nükleer hammadde yatakları iyi incelenmelidir. Böylece, hammadde yataklarının teknik ve ekonomik yapısına uygun bir nükleer teknolojinin başlatılarak geliştirilmesi gereklidir. Nükleer santrallerin enerji üretimindeki payı ileriye yönelik olarak planlanmalıdır. Plansız ve tamamen dışa bağımlı olarak kurulan reaktörler gelecekte çalışamaz duruma gelebilir. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 45

46 TÜRKİYE DE YAPILMASI PLANLANAN NÜKLEER SANTRALLAR Mersin Akkuyu da bir nükleer santral yapımı için Rusya Federasyonu ile bir iş birliği geliştirilmektedir. Akkuyu Nükleer Enerji Santrali, Mersin Akkuyu'da inşa edilmesi planlanan tasarım dünya standartlarındaki nükleer güvenlik kriterlerini sağlamaktadır. Santral, 1200 MW 'lık 4 üniteden oluşacak ve 4800 MW'lık kurulu gücü ile tek başına Türkiye'nin elektrik üretiminin yaklaşık %6'sını karşılayabilecektir. Sinop ilinde de bir nükleer santral yapımı planlanmıştır. Bu santral da Fransız-Japon ortaklığı çerçevesinde kurulacaktır. Üçüncü nükleer santralin Kırklareli-İğneada da yapılması düşünülmektedir. Türkiye kendisi bu santralı yapmayı planlamaktadır. Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 46

47 KAYNAKLAR H. Aytekin, Çevresel Radyoaktivite Ders Notları, BEÜ H. Aytekin, Enerji kaynakları ve Çevresel Etkileri Ders Notları, BEÜ 2016 S. K. Krane, Introductory Nuclear Physics, S.K. Krane, John Wiley and Sons, Inc., 1988; Çeviri editörü: Başar Şarer, Palme Yayıncılık, Ankara, 2001 (I. ve II. Cilt) Prof. Dr. Hüseyin AYTEKİN 47