ENERJİ ve ÇEVRE. Muhammet KARATAŞLI 1 Tahsin ÖZER 2* Ahmet VARİNLİOĞLU 3

Transkript

1 İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) ENERJİ ve ÇEVRE Muhammet KARATAŞLI 1 Tahsin ÖZER 2* Ahmet VARİNLİOĞLU 3 Özet Teknolojinin ve sanayileşmenin h z kazanmas hayat n her alan nda çok büyük gelişmelere neden olmuştur. Günümüzde dünya nüfusunun sürekli art ş, enerji aç ğ n n h zla artmas na sebep olmuştur. Son 40 y ld r doğa değişik enerji üretim teknolojilerinin verdiği zararlardan dolay büyük tahribatlara uğram şt r. Özellikle son dönemdeki iklim değişikliği, çevre sorunlar ve artan enerji talebi önemli bir problem olmuştur. Bu çal şmada, nükleer enerjinin dünyada ve Türkiye deki gelişimi, var olan nükleer santrallerin özellikleri, avantajlar, dezavantajlar hakk nda bilgi verilmiştir. Anahtar kelimeler: Çevre, Enerji, Nükleer. 1 Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye, muhammet.karatasli@gmail.com 2 O.K.Ü. Bahçe MYO, Osmaniye, Türkiye,tahsinozer@hotmail.com, Sorumlu yazar 3 Çekmece Nükleer Araşt rma ve Eğitim Merkezi, varinlia@yahoo.com 103

2 ENERJİ ve ÇEVRE Abstract The acceleration of technology and industrialization in every area of life has led to major advances. Today continuous growth of the world population, has led to rapidly increasing energy deficit. In last forty yearss, nature suffered a serious damage because of energy production activities in several types. Climate change, especially in recent years, environmental issues and rising energy demand has been a major problem. In this study, the development of nuclear energy in the world and in Turkey, the existing nuclear power plants features, advantages, and disadvantages were given information about. 1. GİRİŞ Değişen ve dönüşen modern dünyan n motor gücü enerjidir. Bu değişimin temel girdisi olarak enerjinin, ayn zamanda toplumsal ve ekonomik gelişmelerden de etkilenen sistem olma özelliği konunun çok yönlü ele al nmas n ve analizini gerektirmektedir. Sürdürülebilir kalk nman n ekonomik, sosyal ve çevresel yönlerinin temelinde ise yine enerji yer almaktad r[1]. Enerji, insanlar n n bar nma, korunma, sağl k, eğitim ve beslenme vb. gibi bütün temel unsurlar n karş layan gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerin teknolojik gelişmeleri h zland ran bir güçtür. Dünya nüfusu sürekli artmakla beraber ekonomik gelişmeler yaşanmaktad r. Buna paralel olarak ihtiyaçlardan doğan birçok problem ve gereksinimler bu yönde ortaya ç km şt r. Bu ekonomik gelişmeler ve artan nüfus, enerji talebini gerektirirken, enerji temininde de yeni teknolojik gelişme 104

3 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU ihtiyac n beraberinde getirmektedir. Bu yüzdendir ki devlet yönetimini üstlenenler, enerjiyi güvenilir, çevreye uyumlu, temiz, işletim-üretim maliyetleri ucuz enerji kaynaklar n mutlaka çeşitlendirmek durumundad r. Petrol, doğal gaz ve kömürün yak n gelecekte tükenecek olmas, yenilenemeyen enerji kaynağ olarak bilinen fosil yak tlar n artan enerji ihtiyac n karş lamamas ülkeleri farkl enerji kaynağ aray şlar na sürüklemektedir. Bu da enerji kaynaklar n n çeşitlendirilmesi ile yak n ilişkilidir. Bu nedenle ülkeler enerjiyi kullanma ve bulma aç s ndan değişik politikalar sürdürmektedir. Doğal kaynaklar bak m ndan zengin olmayan ülkeler, enerji ç kmaz n ortadan kald rmak için yenilebilir enerji kaynaklar biyoenerji, rüzgâr enerjisi, güneş enerjisi gibi alternatif çözümler olarak düşünülmesine rağmen, nükleer santrallerin denetim alt nda sürekli bulunmalar, günümüzde insana ve çevreye zarar verebilecek şekilde kaza yapma riskinin diğer teknolojik olan ürünlere göre çok daha az olmas ndan dolay nükleer enerjiye yönelirken, elinde bulundurduğu doğal kaynaklar yönünden zengin olan ülkeler hem kaynaklar n değerlendirme ve hem de bununla birlikte meydana gelebilecek enerji dar boğaz na karş nükleer santral yapma eğilimi içindedirler [2]. 2. NÜKLEER ENERJİYE GENEL BAKIŞ Maddenin en küçük yap taş olan atomlar n parçalanmas veya birleştirilmesi ile oluşan tepkime sonucunda ç kan ürüne nükleer enerji denir. Ağ r atom çekirdeklerinin nötron bombalanmas sonucunda parçalanmas na fisyon, hafif atom çekirdeklerinin birleştirilmesi olay na füzyon, en son olarak da çekirdeğin parçalanmas sonucu kararl hale İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 105

4 ENERJİ ve ÇEVRE gelmesi yar lanma olarak bilinir. Bu fisyon ve füzyon tepkimelerinde ortaya ç kan enerjiye çekirdek enerjisi ya da nükleer enerji olarak adland r l r [3]. Her madde atomlardan ve her bir atom da etraf n bir elektron bulutunun kaplad ğ bir çekirdekten oluşur. Bu çekirdekte her zaman iki ayr türden temel tanecik bulunur. Bunlar (+) yüklü protonlar ile hiçbir elektrik yükü bulunmayan yüksüz nötronlard r. Örnek vermek gerekirse nükleer yak t olarak genellikle santrifüjlere U-238 in zenginleştirilmesiyle elde edilen Uranyum-235 (U-235) atomlar nda 92 adet proton ve 143 adet nötronu bulundurur. Nükleer enerji işte, bu 235 taneciği bir arada tutan bağ enerjisinin bir bölümünün aç ğa ç kmas sonucu oluşur. U-235 çekirdeği üzerine çarpan yavaşlat lm ş bir nötron bu çekirdeğin bağ kuvvetinin dengesini bozarak çekirdeği iki veya daha fazla farkl çekirdeğe böler (fisyon) ve fisyon sonucunda iki ya da üç nötron meydana gelir. Bunlardan ç kan yeni nötronlar da ortamda bulunan ve fisyon yapabilen diğer U-235 çekirdeklerini parçalar. Bu süreç, zincirleme reaksiyon mekanizmas oluşturur. Zincirleme reaksiyon tümüyle kontrol alt ndad r [4] DÜNYA DA NÜKLEER ENERJİ GELİŞİMİ Nükleer enerjinin tarihçesi milattan önce 400 y l na kadar dayan r. Tüm maddelerin bölünemeyen küçük parçalardan oluştuğunu Yunan düşünür Demokritos söylemiş olup, Yunanca da bölünemeyen anlam na gelen bu maddeye de atomos ismini vermiştir. Atom sözcüğü ise buradan türemiştir. 17. Yüzy lda Isaac Newton bu görüşü canland rarak bilim 106

5 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU dünyas n n gündemine sokmuştur lü y llar n baş nda ise İngiliz bilim adam Michael Faraday atomun kendi içinde elektron denilen parçac klardan oluştuğunu ileri sürer. 20. Yüzy l n başlar nda ise Curie ve Becquerel radyoaktiviteyi keşfederler senesinde Albert Einstein görelilik teorisini ortaya koyar ve maddenin enerjiye dönüşebileceğini kan tlar y l nda da İngiliz bilim adam James Chadwick nötronu keşfeder [5] te Roma da yapt ğ araşt rmalar s ras nda İtalyan bilim adam olan Enrico Fermi, nötronlar n baz lar n n atomu parçalayabileceğini keşfetti. Otto Hahn ve Frittz Strassman 1938 de Almanya da berilyum ve radyum içeren bir kaynaktan nötronlarla uranyumu bombard man ettiklerinde Baryum-56 gibi daha hafif elementler bulunca şaş rd lar. Avusturyal bilim insan o s ralarda Otto R.Frisch ile çal şan Lisa Meitner e bu çal şmalar n göstermek için götürdüler. Baryum ve diğer yeni oluşan maddeleri araşt rmalar sonucunda uranyumun bölünmesi neticesinde var olduğunu düşündülerse de ürünlerin atomik kütleleri ile reaksiyona giren maddenin atomik kütleleri birbirini tutmuyordu. Daha sonra fisyon hem de kütlenin enerjiye dönüşümü teorisini, Albert Einstein' n E=m.c 2 formülünü kullanarak ispatlam ş oldular. Fermi ve ekibi Aral k 1942 de, nükleer çağ ilk nükleer reaktörü aktive ettiklerinde başlam ş oldu [6] in mart itibariyle de, 31 farkl ülkede toplam 440 nükleer santral işletme halinde olup, 68 adet nükleer santral ise 15 ülkede inşa halindedir da gerçekleşen nükleer enerjiden elektrik üretiminin 2,756 TWh değerinden 3,908 TWh değerine 2035 y l nda yükseleceği, İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 107

6 ENERJİ ve ÇEVRE bununla birlikte nükleer enerjinin toplam enerji üretimindeki pay n n %12,9 dan %9,7 ye düşeceği hesaplanmaktad r y l nda 394 GW değerindeki dünyadaki nükleer santral kurulu gücünün, 524 GW'a 2035'de ç kmas beklenirken, Avrupa Birliği'nde nükleer kapasitede %32'lik bir düşüş öngörülmektedir itibariyle Avrupa Birliği nde 138 GW olan nükleer kurulu gücün 2035'de 94 GW'a inmesi beklenmektedir y l na kadar OECD-d ş Asya ülkelerinde Çin (105 GW) başta olmak üzere 127 GW'l k art ş tahmin edilmektedir y l na kadar ilave ünitelerle nükleer kapasitesini Rusya'n n %50 (12 GW) artt racağ düşünülmektedir. 5 GW l k bir art şla ABD'de de nükleer kapasitenin 2035 y l n da 111 GW a ulaş lmas beklenmektedir [7] TÜRKİYE DE NÜKLEER ENERJİNİN TARİHİ Türkiye de nükleer santral kurulumuna ilişkin çabalar y llard r devam etmektedir. Türkiye nin nükleer alandaki ilk faaliyeti 1955 y l nda Bar ş için Atom program na dâhil oluşudur. ABD nin bar ş için atom anlaşmas n n imzalanmas ile hayata geçmiştir. Türkiye anlaşmaya taraf olan diğer ülkeler gibi, nükleer yap land rmalar n bar şç l amaçlarla uygulayacağ n, nükleer çal şmalar nda silahlanma yoluna gitmeyeceğini taahhüt etmiştir. Çekmece Nükleer Araşt rma ve Eğitim Merkezi nde nükleer reaktör kurulmas için çal şmalara başlanm şt r.1956 da Atom Enerjisi Komisyonu Yasas TBMM de kabul edilmiş ve nükleer faaliyetleri yönetecek ilk resmi kurum oluşturulmuştur. Türkiye takip edilen y l 1957 de Türkiye Uluslararas Atom Enerjisi Ajans na üye olmuştur [8]. 108

7 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU İstanbul Teknik Üniversitesi ile İstanbul Üniversitesi 1956 y l nda anlaşarak Çekmece Nükleer Araşt rma ve Eğitim Merkezi (ÇNAEM) ad alt nda bir araşt rma merkezi kurdular de ise üniversitelerin yürüttüğü tüm çal şmalar Atom Enerjisi Kurumuna (AEK) devredilmiştir. ÇNAEM in kurulmas yla, nükleer santral kurma çabalar 1962 y l nda ÇNAEM de inşa edilen 1MW gücündeki TR-1 reaktörü kritik olmuş ve resmen 27 May s 1962 de aç lm şt r te Elektrik İşleri Etüt İdaresi içinde bir ekip taraf ndan yürütülen çal şmalara İsviçre, ABD ve İspanya dan oluşan bir konsorsiyum yard mc olmaktayd ve amaç nükleer reaktör kurmakt. Çal şmalar 1969 da tamamland ğ nda Türkiye nin 400 MW l k doğal uranyum ve bas nçl su ile çal şan bir reaktörün daha uygun olacağ kararlaşt r lm şt r [9]. Türkiye de 1960 y l nda nükleer santral kurma girişimi ilk kez olmuştur y l nda ikinci kez yap lan nükleer santral kurma girişimi başar l olamam şt r. Daha sonra 1983, 1996 ve 2007 y llar nda yap lan nükleer santral kurma girişimleri de çeşitli nedenlerle sonuçlanamam şt r [10]. Türkiye Nükleer Silahlar n Yay lmas n n Engellenmesi Anlaşmas n 1980 de imzalam ş, Türkiye nükleer santralleri bar şç l amaçlar için kullanacağ na ve denetçi kontrollerine izin vereceğine dair 1981 de ise UAEA ile safeguard anlaşmas imzalanm şt r. Ayn y l ÇNAEM TR-2 isimli reaktörü devreye sokmuştur [8]. 12 May s 2010 da Aküyü Sahas nda Nükleer Güç Santralinin Tesisine ve İşletimine Dair İşbirliği Anlaşmas Türkiye ile Rusya aras nda İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 109

8 ENERJİ ve ÇEVRE imzaland. Rus üstlenici firma VVER 1200 tipi dört adet reaktör yapacak. Türkiye ise on beş y ll k elektrik al m garantisi verecektir. 6 Ekim 2010 da Resmi Gazetede yay nlanan anlaşma yürürlüğe girdi. Ayr ca Rusya Devlet Başkan Medvedev taraf ndan 29 Kas m 2010 da onaylanarak Rusya taraf ndan yürürlüğe kondu. 3. NÜKLEER ENERJİNİN ÖZELLİKLERİ Nükleer enerji s n rl enerji kaynaklar içinde yer alan ve fosil yak tlar n d ş nda kalan bir enerji türüdür. Günümüzde alternatif enerji kaynaklar denilince ilk akla gelen nükleer enerjidir. Çekirdeksel enerji kaynaklar başl ğ alt nda da an l r. Nükleer reaktörler çekirdeksel bir yak t kullansalar da asl nda elektrik üretme biçimleri doğalgaz veya kömürle çal şan çevrim santrallerinden çok da farkl değildir. Nükleer reaksiyon sonucu ortaya ç kan s sonucu elde edilen buhar türbin jeneratörünü çal şt r r ve elektrik enerjisi üretilmiş olur. Nükleer reaksiyondan sonraki bu k s m benzerlik taş sa da, hem çevresel etkileri hem de reaksiyonun oluşmas için kullan lan teknikler diğer konvansiyonel termik santrallerden haliyle oldukça farkl d r. Nükleer enerjinin avantaj ve dezavantajlar na değinmeden önce bu konunun kamuoyunda ciddi tart şmalara neden olduğunu ve nükleer enerjiye karş ve taraf olanlar n çok çeşitli argümanlara sahip olduğunun alt n çizmekte fayda var NÜKLEER ENERJİNİN AVANTAJLARI: Nükleer enerji ekonomik olarak rekabet edilebilecek üretim biçimi olup tüm dünyada elektrik üretimi için kendini kan tlam ş bir 110

9 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU teknolojidir, bunun içinde büyük miktarda ve ihtiyaç olan temel elektrik talebine yan t verebilir [11]. Nükleer enerji teknolojisi dünyan n elektrik ihtiyac n n yüzde 17 sini karş lamas n n yan s ra, t pta ve endüstride kullan lan birçok izotopun üretilmesi için kullan lmaktad r [12]. Nükleer enerji santralleri dünyadaki en sağlam yap lardan biridir. Nükleer enerji karbon emisyonu düşük olan bir kaynakt r ve bu özelliği onu iklim değişikliğine karş önemli bir aktör yapacakt r [11]. Az gelişmiş bir bölgede nükleer enerji santrallerinin elektrik sistemine dâhil edilmesiyle, bölgenin sanayileşmesine büyük katk sağlayarak kaynaklar nda çeşitlilik meydana getirecektir. Bu sayede bölgenin enerji ithaline olan yoğunluğu azalacakt r [13]. Nükleer santraller fosil yak tl santrallere göre, nükleer enerji program n n ilk safhas nda gerekli olan organizasyonlar n kurulmas için daha yüksek yat r m, daha fazla inşa, daha fazla maliyet söz konusudur. Ancak nükleer enerji üretiminde kullan lan yak tlardaki atomun çekirdeğindeki enerji serbest b rak ld ğ nda büyük bir enerji aç ğa ç kard ğ ndan nükleer enerjiden elde edilen elektriğin ucuz bir şekilde elde edilmesi söz konusu olmuştur [14]. Bir tonluk uranyum yak t bir nükleer enerji santralinde binlerce ton kömürün verdiği enerjiyi verecek kadar etkilidir. Bundan dolay da yerkürede var olan uranyumun çok uzun enerji ihtiyac n karş layacağ düşünülmektedir[14]. Bat Anlam ndaki Nükleer Güvenlik Doktrini normlar na göre nükleer santraller inşa edildiği takdirde iklim değişikliğine neden olan karbon birikiminden kaynaklanan sera gaz sal n m na ve asit İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 111

10 ENERJİ ve ÇEVRE yağmuruna sebep olmaz. Bu anlamda nükleer santraller çevresel sorunlara yol açmadan artan elektrik ihtiyac n karş lama da önemli bir etken olacakt r [4] NÜKLEER ENERJİNİN DEZAVANTAJLARI: Tükenmeyecek bir elektrik kaynağ olarak düşünülen nükleer enerji, başlang çta düşünüldüğü kadar inan lmaz ölçüde ucuz olmas na karş n nükleer santrallerin inşa, çal şma ve bak m ndaki pahal l ktan dolay, yüksek maliyet arz etmeye başlam şt r [14]. Nükleer enerjinin getirdiği en önemli problem, kansere yol açt ğ bilinen ve dolay s yla oldukça tehlikeli olan radyasyondur [14]. Uranyum madenciliği ve yak t imali uluslararas çeşitli boyutlardaki şirketlerin elinde olmas d şa bağ ml l ğ yine art racakt r [15]. Çernobil ve Üç Mil Adas gibi nükleer santrallerde vuku bulan kazalar ve s z nt lar kamuoyunun tepkisine neden oluyor. Bundan dolay da nükleer santraller de oluşabilecek kazan n yol açt ğ maliyetler yat r m n riskini artt r yor [16]. Dünyadaki uranyum rezervlerine bak ld ğ nda, reaktörlere yak t sağlayan bu madenlerin s n rl olduğu görülüyor. Bu s n rl kaynağa talebin artmas fiyat riskini oluşturuyor [16]. Nükleer santrallerin düşünüldüğü gibi karbonsuz bir teknoloji olmad ğ, yenilebilir enerjinin, nükleer santrallere yap lan yat r mlarla önünün kesildiği ifade ediliyor. Ayr ca nükleer enerjinin, yenilebilir enerji potansiyeli kullan lmadan iklim değişikliğine kar ön plana ç kar lmas da eleştiriliyor. Nükleer at klar n saklanmas planlanan son depolama alanlar n n ak beti belli değil [16]. 112

11 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU Nükleer santraller kapat ld ktan sonra saniyeler içinde milyarlarca kere milyarlarca bozunum oluşmaktad r. Bu da demektir ki çal şma pozisyonundaki bir santralin ürettiği enerji miktar n n yüzde onu kadar üretilmesinin devam ettiği anlam na gelir. Bu duruma bozunum s s denmekte ve azalmas için uzun bir zaman geçmesi gerekir [17]. Radyoaktif izotoplar, reaktör kalbini soğutan suya kar ş r. Kar şan suda dolaşan nötronlar, suyu oluşturan çekirdekler taraf ndan yutulur. Hidrojen, bir nötron yutup döteryum, döteryum da bir nötron daha yutup trityum olabilir. Her iki durumda oluşan ürün de radyoaktiftir. Benzer durumda, sudaki oksijen bir nötron yutup radyoaktif olan bir izotopa dönüşebilir. Bu yüzden, soğutma suyu, reaktör içerisinde dolaşt kça radyasyon biriktirir ve d şar s zmamas gerekmektedir [17]. 3. NÜKLEER ENERJİ SANTRALLERİ VE ÇEŞİTLERİ Nükleer enerji elde edilebilmesi ad na gerçekleştirilen tüm fisyon reaksiyonlar, sadece nükleer santrallerde gerçekleşmektedir. Dünyada nükleer santral teknolojisi birçok farkl amaçta ve seviyede kullan lsa da, bütün bu farkl çeşitlerin çal şma prensibi tektir. O da uranyumun izotoplar ndan olan U-235 in nötrona çarpt r larak fisyon işleminin başlat lmas d r [18]. Her ne kadar bütün nükleer santral çeşitlerinin çal şma prensipleri benzer olsa da, nükleer enerjinin elde edilme sürecinde baz teknik farkl l klar görülebilmektedir. Nükleer santraller kullanm ş olduklar nötron İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 113

12 ENERJİ ve ÇEVRE yavaşlat c ya, yak t türüne (U-235 oran ),kulland klar soğutucuya, teknoloji seviyelerine ve kullan m amaçlar na göre farkl gruplara ay r labilmektedir. Birbirinden farkl türdeki nükleer santrallerde çekirdeği soğutmak için su yerine bas nçl su, ağ r su, süper-kritik su, s v metal, gaz veya erimiş tuzlardan herhangi birisi kullan labilmektedir. Nötronlar yavaşlatmak için de su yerine ağ r su, grafit, s v metal veya erimiş tuz kullan labilir [18]. Günümüzdeki en yayg n olarak kullan lan nükleer Reaktör Tipleri Şunlard r: Bunlardan en yayg n olanlar ; Bas nçl hafif su soğutmal yavaşlat c l reaktörler ( PWR: Pressurised Water Reactor), kaynar hafif su soğutmal yavaşlat c l reaktörler (BWR: Boiling Water Reactor) ve ağ r su soğutmal yavaşlat c l reaktörlerdir (PHWR: Pressurised Heavy Water Reactor). Bunlara ek olarak; Gaz soğutmal reaktörler ( Gas Cooled Reactor - GCR ), H zl Üretken Reaktörler ( Fast Breeder Reactor - FBR ) ve Grafit Yavaşlat c l Su Soğutmal Reaktörler (Light Water Cooled Graphite Moderated Reactor-LWGR ) de baz ülkeler taraf ndan kullan lmaktad r BASINÇLI SU REAKTÖRLERİ (PRESSURİZED WATER REACTOR-PWR) Günümüzde birçok firma taraf ndan üretilen Dünya da ticari olarak kullan lan en yayg n reaktördür. PWR tipi reaktörler, %2-%4 oran nda zenginleştirilmiş uranyum yak t, soğutucu ve yavaşlat c olarak hafif su kullan l r. ABD de nükleer denizalt yap m program s ras nda PWR tipi reaktörün tasar m düşünülmüştür. İlk PWR 1957 y l nda, 68 MW kurulu 114

13 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU güçle sivil uygulamalarda ticari amaçla işletmeye al nm şt r [19]. Bas nçl su reaktörlerinin çal şma prensibi; korda üretilen enerji birinci devre soğutucu taraf ndan kordan çekilir, ikinci devre buhar üretecinden al nan buhar, jeneratörler vas tas yla elektrik üretir. Bas nçl su reaktör korunun soğutulmas ve kaynamamas için birincil devre soğutmas nda hafif su kullan l r. Buhar üretecinden al nan buhar jeneratörler yard m ile elektrik enerjisine dönüştükten sonra yoğuşturucuya gönderilir ve yoğuşturucu da yoğuşturularak tekrar buhar üretecine aktar l r. Birincil devre bas nc, soğutucu suyun kaynamas n engellemek için, atm. civar ndad r. Soğutucunun kora giriş s cakl ğ C, ç k ş s cakl ğ ise C civar ndad r Bas nçl su reaktörlerin verimi, % 33 seviyesindedir. Bas nçl su reaktörlerini diğer reaktörlerden ay ran en önemli özellikleri; iki aşamal soğutma sistemlerinin oluşu ve 150 atm. sistem bas nc ile soğutucusunun sürekli s v formda olmas d r. Bas nçl su reaktörlerinin yayg n kullan m ve bunun sonucu oluşan tecrübe, küçük bir kalp olmas, fisyon ürünlerinin birinci soğutma devresi içerisinde kalmas ile hafif suyun ucuz olmas ve tüm özelliklerinin bilinmesi bu tipteki reaktörler için avantaj oluşturmaktad r. Ancak yak t yüklemesinin yap lmas için reaktörün kapat lma zorunluluğu, zenginleştirilmiş yak t kullan lmas, ikinci devrede k zg n buhar üretmenin zorluğu ile yüksek sistem bas nc ve pahal borulama bas nçl su reaktörlerinin dezavantajlar olarak karş m za ç kmaktad r [20]. Herhangi bir kaza durumunda çevreye radyasyon s zmas n önlemek amac yla reaktör bas nç kab ve soğutucu sistemler betondan yap lan koruma kab n n içerisinde yer al r [21]. İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 115

14 ENERJİ ve ÇEVRE 3.2. KAYNAR SULU REAKTÖRLER (BOİLİNG WATER REACTOR-BWR) 9 ülkede toplam 94 ünite gücü ise 2008 itibariyle MW seviyesine ulaşm şt r. Bu tür reaktörlerin %72 isi Amerika ve Japonya da bulunmaktad r. BWR lerin ilk elektrik üretimi 1961 y l nda başlam şt r. PWR lerde olduğu gibi, yak t yenileme esnas nda güç üretimine 4-6 hafta kadar ara verilmesi gerekmektedir. Bu üretim stratejisine göre ayda bir defa yap lmaktad r [22]. Üretilen enerjinin çekilmesi giriş s cakl ğ 275 o C, ç k ş s cakl ğ 290 o C civar nda olan, atmosfer bas nc n n 70 kat bas nç alt nda tutulan soğutucu (hafif su) vas tas yla sağlan r; Belli bir oranda buharlaşan soğutucu, nem ay r c ve kurutuculardan geçtikten sonra taş d ğ s enerjisi türbin-jeneratör biriminde elektrik enerjisine dönüştürülür. Yoğuşturucuda s v faz na dönen soğutucu yeniden reaktör kalbine gönderilir [23] BASINÇLI AĞIRSU REAKTÖRLERİ (PRESSURİZED HEAVY WATER REACTOR-PHWR) Hidrojen atomunun izotopu olan Döteryum ayn Hidrojen gibi bir protona sahiptir fakat bir tane nötronu olduğu için ağ rl ğ Hidrojenin yaklaş k iki kat d r. Formül olarak ise Hidrojen yerine Döteryum içeren suya ağ r su (D2O ) denilmektedir. Bas nçl ağ r sulu reaktörler, bas nçl su reaktörleri ile benzer özellikler taş r. Ağ r su reaktörü olarak adland r lmalar n n nedeni yavaşlat c ve soğutucu için nötronik özellikleri farkl olan ağ r su (D2O ) kullanmalar d r. Bas nçl su 116

15 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU reaktörlerinde olduğu gibi soğutucunun bas nç alt nda tutularak kaynamas n n önlendiği, dünya genelinde, kurulu gücü 2008 itibariyle MW olan PHWR tipi reaktörlerin en yayg n olan CANDU reaktörleri, ilk olarak Kanadal lar taraf ndan tasarlanm ş ve geliştirilmiş bir reaktör tipi CANDU (Canadian Deuterium Uranium)'dur. CANDU tipi reaktörlerin verimi %29,3 civar ndad r [24]. PHWR tipi reaktörlerinin, doğal uranyum yak t ve ağ r su kullanmas diğer reaktörlerden ay ran en önemli iki özelliktir. Doğal uranyumun maliyeti düşük, tedarik edilmesi nispeten kolay olmas na karş l k soğutucu ve modaratör görevindeki ağ r su oldukça maliyeti oldukça pahal d r. Yak t değiştirme makinesi ile yak t değiştirildiğinden bu tip reaktörlerde yak t yenilime işleminde reaktörün durdurulmas na ihtiyaç yoktur. Doğal uranyum kullan lacak biçimde sistem tasarlanm şt r ve reaktör çal ş rken yak t değiştirme makinesi ile yak t değiştirilmektedir [25] GAZ SOĞUTMALI REAKTÖRLER (GCR) 1959 y l ndan beri günümüzde sadece İngiltere de yak t olarak doğal uranyumun, nötron yavaşlat c olarak grafitin kullan ld ğ ve gazla soğutulan MGCR (Magnesium Gas Cooled Reactor) tipi nükleer reaktörlerdir. Gaz soğutmal reaktörlerin verimi %40 - %50 aras nda olup şu an dünyada işletmede 10 ünite bu tipte nükleer reaktör bulunmaktad r Bu tipteki reaktörlerde üretilen enerji gaz formundaki ak şkan kullan larak (karbondioksit) buhar üreteçlerindeki suyun s t l p buhar haline dönüştürülmesi ve türbinler ve jeneratör yard m ile elektrik İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 117

16 ENERJİ ve ÇEVRE üretiminin gerçekleştirilmesi prensibine dayan r. Gaz soğutmal reaktörlerde prizmatik ya da küresel yak t, yak t eleman olarak kullan lmaktad r. Bu tipteki reaktörleri diğer nükleer reaktörlerden ay ran en önemli özellikler gaz soğutucusunun olmas, doğal uranyum yak t kullan l yor olmas ve yüksek verim olarak göze çarpmaktad r. Soğutucusunun ucuz olmas, değişik yak t çevrimlerine yatk nl ğ (Th, Pu), yüksek verim gibi sebepler gaz soğutmal reaktörlerin avantajlar olarak s ralanabilir. Bunun yan s ra düşük yak t yanma oran, yavaşlat c s n n ( grafit) yan c olmas ve büyük ve pahal reaktör kalbi de bu tipteki reaktörlerin dezavantajlar olarak söylenebilir [24] HAFİF SU SOĞUTMALI GRAFİT YAVAŞLATICILI REAKTÖRLER (LWGR) Yak t çubuklar ve soğutucu kanallar n n, grafit yavaşlat c y dikey olarak geçtiği tek reaktör tipi hafif su soğutmal grafit yavaşlat c l reaktörlerdir. Bu tip reaktörlerde suyun kaynamas na izin verilir ve oluşan buhar, buhar ay rac ndan geçerek sudan ayr l r. Böylece buhar türbinlere gönderilip jeneratör yard m ile elektrik üretilir. İkişer tane soğutucu döngüsü ve buhar üreteci bulunmaktad r [21]. Hafif su soğutmal grafit yavaşlat c l reaktörlerin verimi %42 civar nda olup, bu reaktörler RBMK ismiyle yaln zca eski Sovyetler Birliği taraf ndan tasarlanarak inşa edilmiştir. Dünyan n en ağ r nükleer kazas RBMK tipi bir reaktörde 1986 da Çernobil de meydana gelmiştir.15 i Rusya da 1 i Litvanya da olmak üzere halen işletmekte olan toplam 16 tane RBMK tipi reaktörün toplam gücü MW seviyesindedir [26]. 118

17 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU Hafif su soğutmal grafit yavaşlat c l reaktörlerde reaktör binas n n bulunmamas, grafit yavaşlat c n n yan c bir malzeme olmas ve çok büyük reaktör kalbinin kontrol zorluğu dezavantajlar olarak karş m za ç kmaktad r. Kalp içerisinde soğutucu kaynamas, doğal uranyum yak t kullan lmas ve çal ş rken yak t yüklemesi yap labilmesi gibi özellikler bu tipteki reaktörleri diğerlerinden ay r r. Ayr bas nç tüpleri yard m yla çok say da kanal bulunmas ile çok büyük güçlere ulaş labilmesi en önemli avantajlar ndand r SIVI METAL SOĞUTUCULU REAKTÖRLER (FBR) H zl üretken reaktör (FBR), diğer reaktör tiplerinin aksine moderatör kullanmayan, başka bir ifade ile h zl nötronlar yavaşlatmayan reaktörlerdir. Soğutucu görevini ağ r bir metal olan sodyum üstlenmekle beraber, FBR lerde % seviyesinde zenginleştirilmiş uranyum ve plütonyum kar ş ml yak tlar kullan lmaktad r [27]. S v metal soğutuculu h zl üretken reaktörlerle ilgili ilk çal şmalar ABD, Fransa, Rusya ve Japonya taraf ndan yap lm şt r li y llardan sonra bu reaktörden elde edilen Plütonyumun nükleer silah yap m nda kullan labilmesinden dolay çal şmalar durdurulmuştur [21]. H zl nötronlarla gerçekleştirilen reaksiyonlar sonucu elde edilen s enerjisi, s değiştiriciler ile buhar üreteçlerine gönderilip burada üretilen buhar da türbin ve jeneratör yard m yla elektrik enerjisine çevrilir. Bu tip reaktörlerde soğutucu olarak s v metal (sodyum veya sodyum potasyum kar ş m ) kullan lmaktad r. Verimi %40 civar nda olup; Günümüzde İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 119

18 ENERJİ ve ÇEVRE kullan lan 4 ünite FBR, toplam 960 MW kurulu güce sahiptir. Bunlar n ikisi Rusya da diğerleri ise, Hindistan ve Fransa da bulunmaktad r. Metal soğutucusunun olmas, h zl nötronlar n kullan lmas gibi özellikleriyle diğer tiplerdeki reaktörlerden ayr l r. S v metal soğutuculu reaktörlerde yavaşlat c ya gerek olmamas, düşük sistem bas nc, s v metallerin s taş madaki yüksek performans ve kulland ğ ndan fazla yak t üretmesi en önemli avantajlar olarak say labilir. Zenginleştirilmiş yak t kullan m, birinci soğutma devresinde sodyum s z nt s na karş önlem alma gerekliliği, donan metalin ancak s t larak eritilebilmesi gibi özellikler s v metal soğutuculu reaktörlerin dezavantajlar olarak görülür [24]. 4. SONUÇ Toplumlar n refah ve bunun devaml l ğ için çağdaş yaşam n vazgeçilmez unsurlar ndan enerji ile çevre birlikte düşünülmesi gereken bir konudur. Günümüzde enerji için feda edilen çevreye dikkat çekmek ayr ca nükleer enerjinin ucuz, kesintisiz, temiz, güvenli ve çevreyi kirletmeyen özellikleri ile ülkemizde olmas gerektiği düşüncesi ile bu makale kaleme al nm şt r. Son 40 y ld r doğa değişik enerji üretim teknolojilerinin verdiği zararlardan dolay büyük tahribatlara uğram şt r. Genellikle doğada kullan ma haz r halde bulunan ya da baz işlemlerle kullan ma haz r hale getirilebilen fosil yak tlar n yanmas sonucu atmosfere püskürtülen karbondioksit gaz atmosferdeki karbon birikimini art rarak sera gaz sal n m na neden olmaktad r. Sera gazlar ise yeryüzüne çarparak yans yan güneş ş nlar n n yans malar n engelleyerek s cakl k art ş olarak ta bilinen sera etkisi yaratmaktad r Sera etkisi zamanla buzullar n erimesine, eriyen buzullar n 120

19 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU deniz seviyesinin yükseltmesine, tar m topraklar n n sular alt nda kalarak tar ma elverişli alanlar n daralmas na, uzun vadede g da k tl ğ na, yağ ş düzenini bozularak azalmas ndan kaynaklanan baz bölgelerde çölleşmeye kadar varabilen çevre sorunlar na neden olacağ tahmin edilmektedir. Nükleer enerji ise bu tür tehlikelere vesile olan sera gaz sal n m na neden olmamaktad r. Bundan dolay da nükleer enerji, küresel s nma ve iklim değişikliğine yol açan karbondioksit emisyonunu azaltmak aç s ndan önemli bir seçenektir. Diğer elektrik üretimi seçeneklerinde büyük miktarlarda ortaya ç kan azot oksitleri, kükürt dioksit ve karbon gazlar, yağmur damlalar ile birleşerek sülfürik asit, nitrik asit ve karbonik asit oluşturur. Bunlar asit yağmurlar halinde yeryüzüne inip, bitki örtüsünün ve canl lar n zarar görmesine neden olmaktad r. Avrupa, Amerika ve daha birçok k tada asit yağmurlar nedeniyle büyük miktarda ormanl k alan hasar görmüştür. Nükleer enerji üretimi s ras nda bu tür gazlar ortaya ç kmad ğ ndan, zehirleyici nitelikte olan asit yağmurlar na da sebep olmamaktad r. Fosil yak tlar n kullan m oranlar n n nükleer enerji kaynaklar na oranla mümkün olabildiği kadar yüksek düzeyde azalt lmas çevre ve dünya canl lar aç s ndan oldukça büyük bir ad m olacakt r. Bunun içindir ki, dünyan n ikinci en büyük toryum rezervine sahip bir ülke olan Türkiye artan enerji yükünü karş layabilmesi, hem de çevre aç s ndan temiz bir enerji kullanmas ancak yüksek kalite standartlar ile çal şan bir teknoloji olan nükleer enerjinin kullan m yla mümkün gözükmektedir. İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 121

20 ENERJİ ve ÇEVRE KAYNAKÇA [1] Palab y k, H., Yavaş, Y., Ayd n, M., Nükleer Enerji ve Sosyal Kabul, Uluslararas Stratejik Araşt rmalar Kurumu (USAK) Yay nlar, Ankara 2010 [2] Serteller, N.F., Türkiye de Kullan lan Ve Kullan labilecek Olan Enerji Kaynaklar Aras nda Nükleer Enerjinin Yeri Ve Önemi, Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi Türkiye 10. Enerji Kongresi [3] Külebi, A., Türkiye nin Enerji Sorunlar ve Nükleer Gereklilik. Birinci Bask. İstanbul: Bilgi Yay nevi, 2007, s [4] Özemre, A. Y., Bayülken, A., Gencay, Ş., Soruda Türkiye nin Nükleer Enerji Sorunu, İkinci Bask. İstanbul: Kaknüs Yay nlar, 2000 [5] İşbilen E., Nükleer Satranç, Ozan Yay nc l k, 2009, İstanbul, s.22. [6] [7] [8] Palab y k, H., Yavaş, H., Başlamayan Senfoni: Türkiye nin Nükleer Santral Serüveninin Üzerine, Yönetim Bilimleri Dergisi Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Biga İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi, Cilt 4, Say 2, (2006). [9] Özemre, A. Y, Yeni Nükleer Enerji Kanunu Türkiye yi Nereye Götürür, Stratejik Analiz, No: 93, Ocak 2008, s [10] World Energy Council, Turkish National Committee,Nükleer Santraller,Ankara, DEKTMK, 2010, s

21 Muhammet KARATAŞLI, Tahsin ÖZER, Ahmet VARİNLİOĞLU [11] NİA, Talking points. [12] Ertürk, F., Türkiye de Enerji ve Kalk nma: Türkiye nin Alternatif Enerji Üretim İmkanlar ve F rsatlar, Tasam Yay nlar, İstanbul, 2006, s [13] Brown, B., Nükleer Güç Ekonomisi, Maden Tetkik ve Arama Dergisi, S. 62, İstanbul, Şubat 1964, s [14] Bockr s John O M., Veziroğlu T. N., Sm th Debbi L., Geleceğin Enerjisi: Güneş-Hidrojen, Kaynak Yay nlar, İstanbul, Şubat [15] DPT, Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Enerji Hammaddeleri Alt Komisyonu Raporu; Nükleer Enerji Hammaddeleri Çal şma Grubu Raporu, Sekizinci Beş Y ll k Kalk nma Plan, Ankara 2001b, s. 1. [16] Rosenkranz G., Nuclear Power: Myth and Reality, Güney Afrika: Heinrich Böll Foundation, 2006, s [17] Vural, A., Nükleer Dosya, Bilim ve Teknik Dergisi, S. 460, İstanbul, Mart [18] Bağdatl oğlu, C. (2011). Nükleer Enerji ve Japonya'daki Son Durum. Bilim ve Teknik (521), [19] Angelo, J.A., Nuclear Technology, Greenwood Pres, 2004, ss. 272, 369, 370, 372 [20] Aybers, N. Ve Bayülken, A., Nükleer Güç Reaktörlerinin Termodinamik Analizi, İ.T.Ü Rektörlük Ofset Atölyesi, İstanbul, s , [21] İskender, S., Türkiye de ve Dünyada Enerji & Nükleer Enerji Gerçeği, Tütev Yay nlar, Ankara, s , İstanbul Aydın Üniversitesi Dergisi 30, (2016) ( ) 123

22 ENERJİ ve ÇEVRE [22] Fizik Mühendisleri Odas, Nükleer Enerji Raporu, Ankara, 2006 [23] TAEK, Türkiye Atom Enerji Kurumu Halk Bilgilendirme Broşürü, 2007 [24] Öngü, S., Nükleer Reaktörler, Yak t Tipleri Ve Mersin Aküyü Nükleer Santrali, Niğde Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dal, Yüksek Lisans Tezi, 2014 [25] Agarwal, Suresh K., NuclearEnergy: Principles, Practices and Prospects, A.P.H. Publishing Corporation, India, 2003 [26] IAEA Nuclear Power Recators In The World, Reference Data Series No:2, IAEA, Vienna, 2009 [27] Geoffrey F. H., John, G. C., Introduction to Nuclear Power, New York, 2nd Edition, Taylor&Francis 124