Parçacık Hızlandırıcıları, Toryum ve Türkiye nin Enerji Problemi

Transkript

1 Ulusal Proton Hızlandırıcıları Çalıştayı, SANAEM, Nisan 2013 Parçacık Hızlandırıcıları, Toryum ve Türkiye nin Enerji Problemi Prof. Dr. Saleh Sultansoy TOBB ETÜ Fen-Edebiyat Fakültesi Fizik Birimi Azerbaycan Elmler Akademiyası Fizika İnstitutu ATLAS, CLIC and LHEC, CERN TAEK-CERN Bilim Komitesi üyesi TAC-ISAC üyesi Türkiye nin zengin Toryum rezervlerine hızlandırıcı teknolojisini ekleyebilirsek ülkemizin (ve hatta Dünyanın) enerji problemini çözebiliriz. Böylece, Şehit Profesör Engin ARIK ın rüyası gerçek olur. 18 Nisan 2013 SANAEM 1

2 İçerik 1. Önsöz: Maddenin kudret-i zerriyesi 2. Yeşil Nükleer Enerji: Toryum Yakıtlı Hızlandırıcı Sürümlü Sistemler Uranyum ve Toryum Rezervleri Hızlandırıcı Sürümlü Sistemler Nasıl lbir model uygulanabilir? bili? 3. Tarihçe 4. Sonsöz Ek: Gelişmiş Ülkelerde Yapılan Çalışmalar (Örnekler) 18 Nisan 2013 SANAEM 2

3 Bu sunumda Prof. Dr. Numan KURTULMUŞ un kurduğu Enerji Çalışma Grubunun Şubat 2013 te tamamladığı Raporun sonuçlarından istifade edilmiştir i 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 3

4 Bazı rakamlar Türkiye nin cari açığının ğ en önemli 2 nedeni: enerji kaynakları ithalatı ileri teknoloji ürünleri ithalatı Türkiye (2011) Dünya (2008?) Kurulu Elektrik Güç, GW Nükleer Santraller, GW Tablodan görüldüğü gibi nüfusa oranla dünya ortalamasının 1/3 düzeyindeyiz yılında bugünün dünya ortalamasını yakalayabilmemiz için en az 100 GW lık ek güç kurulmalıdır. Enerji kaynaklarını dışarıdan elde etmeye devam edersek cari açık artacaktır. Yılda 50 ton Toryum ek gücün yarısını (50 GW) üretmeye imkan sağlar. Bu miktar Türkiye nin Toryum rezervinin on binde biri bile değildir. 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 4

5 Sunumun başlığı nerden geliyor? ~~~~~ 18 Nisan 2013 SANAEM 5

6 1. Önsöz: Maddenin kudret-i zerriyesi Yaşamımızı Değiştiren Deney Rutherford Deneyi (1911) Rutherford deneyinden elde ettiğimiz bilgiler modern bilimin ve yüksek teknolojinin bilimsel temelini oluşturuyor. 18 Nisan 2013 SANAEM 6

7 Sen geçenlerde demiştin ki: Yazık hala biz, Dünkü ilmin bile biganesiyiz, cahiliyiz, İşte fıktanı bu ihmal edilen ma rifetin Nesli bir acze düşürmüş ki, bugün, memleketin, Bir yığın kuvveti var, hem ne tabii de, henüz Biz o kuvvetlere eller gibi hakim değiliz! Sebe, 3; Yunus, 61. Yarının ilmi nedir, halbuki? Gayet müthiş! Maddenin kudret i zerriyesi uğraştığı iş, O yaman kudrete hakim olabilsem diyerek, Sarf edip durmada bir çok kafa binlerce emek, Onu bir buldu mu, artık bu zemin: Başka zemin, Çünkü bir damla kömürden edecekler te min, Öyle milyonla değil, na mütenahi kudret! İbret al kendi sözünden aman oğlum gayret... Safahat, 6.bölüm (1919) Nükleer CERN, TAC ve ötesi Aldık mı? 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 7

8 Mehmet Akif bu sözleri Rutherford Deneyi nin sonuçlarının 1911 yılında yayınlanmasının üzerinden 10 yıl geçmeden yazmıştır. Nasıl oldu da Deneyin (o zaman fizikçilerinin bile çoğunun anlayamadığı) değerini Mehmet Akif çok net bir şekilde anlayabildi? Bunun cevabı bir önceki slaytta mevcuttur. Bu Deney in sonucunda elde ettiğimiz temel bilgiler son yüzyılın bilim ve teknolojisinin temelini oluşturmaktadır! Maalesef, halen Mehmet Akif i anlayamamışız. Bugün maddenin kudret-i zerriyesi en ileri düzeyde CERN de araştırılmaktadır. Türk devletleri en kısa zamanda CERN e tam üye olmalıdır. Maddenin kudret-i zerriyesi ni bizim coğrafyada da araştırmak istiyorsak Türk Hızlandırıcı Kompleksi (TAC Turkic Accelerator Complex)projesinienkısaprojesini en zamanda gerçekleştirmeliyiz. Not: Temel parçacıklara Azerbaycan Türkçesinde elementar zerrecikler denir 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 8

9 1911 (Rutherford) 2011 (CERN LHC) 18 Nisan 2013 SANAEM 9

10 2. Yeşil Nükleer Enerji: TORYUM CERN Courier Mar 27, 2012 Mumbai engages ADS for nuclear energy Researchers gathered in India recently to review the progress and outlook in accelerator-driven systems for power generation and nuclear-waste management. HSS/ADS ile ilgili son gelişmeler için bak: M. Arık, P.S. Bilgin, A. Çalışkan, M.A. Çetiner, S. Sultansoy Yeşil Nükleer Enerji: Proton Hızlandırıcıya Dayalı Toryum Yakıtlı Enerji Sistemi TÜBİTAK Bilim ve Teknik, 537, (Ağustos 2012). Çin, Hindistan, Norveç, İngiltere, ABD, Rusya, AB (Belçika, ), Japonya, Güney Kore vb bu konuda atağa geçtiler!!! Ya Bizler??? 18 Nisan 2013 SANAEM 10

11 18 Nisan 2013 SANAEM 11

12 1. Avustralya ton %24 1. Hindistan ton %12,5 2. Kazakistan ton %11 2. Türkiye ton %11 3. Rusya ton %9 3. Brezilya ton %9 4. Kanada ton %8 4. Avustralya ton %7,7 5. Namibya ton %7 5. ABD ton %6,4 6. ABD ton %6 6. Mısır ton %5,6 Dünya Rezervi ton Dünya Rezervi ton Kaynak: Uranium 2011: Resources, Production and Demand, A Joint Report by the OECD Nuclear Energy Agency and the International Atomic Energy Agency, ISBN (2012). Bir yılda 1 GW lık kesintisiz güç üretmek için: 3.5 milyon ton kömür veya 200 ton Uranyum veya 1 ton Toryum gerekmektedir. Türkiye nin 57 GW lık kurulu gücüne eşdeğer nükleer santral kurulmuş olsa idi: mevcut uranyum rezervimiz ile (7300 ton) bunun ikamesi 1 yıl dahi karşılanamazdı. ş toryum rezervimizin ise yıl yeterli olacağı teorik olarak elde edilebilir. 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 12

13 Thorium deposits 2012 Kaynak: Nature 492 (2012) 33; 6 December Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 13

14 Hangisi Doğru? Türkiye de 1977 yılında MTA tarafından yapılan toryum rezervi çalışmasında, Eskişehir-Sivrihisar bölgesinde ton toryum rezervi tespit edilmiştir. Monazit şeklinde olduğu için ayrıştırılması zordur. Ayrıca, Malatya-Kuluncak l bölgesinde havadan prospeksiyon yapılmış fakat rezerv tespitine yönelik çalışma yapılmamıştır. Profesör Carlo Rubbia nın 1990 lardan itibaren yaptığı sunumlarda Türkiye nin toplam Toryum rezervinin ton civarında olduğu belirtilmektedir. Bu rakam OECD ve IAEA verileri ile uyumludur. Soldaki resim: son yıllarda Isparta-Aksu bölgesinden çıkarılan Torit mineralleri (Kaynak: ) 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 14

15 18 Nisan 2013 SANAEM 15

16 2.2. Hızlandırıcı Sürümlü Sistemler (HSS) Kaynak: KEK ve JAERI nin i ortak kurduğu ğ J-PARC ın web sayfası 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 16

17 Gelişmiş ülkelerin öncelikli amacı: geleneksel reaktörlerden çıkan uzun ömürlü nükleer atıkların imhası Türkiye ni ilgilendiren: nükleer yakıt olarak Toryum kullanma imkanı 18 Nisan 2013 SANAEM 17

18 Hızlandırıcı SürümlüSistemlerSistemler neişe yarar? Geleneksel nükleer reaktörlerde üretilen atıkların yakılması (bu nükleer teknolojiye sahip gelişmiş ülkeleri ilgilendiriyor) Toryumun (ve U 238) yakıt olarak kullanılması (bu bizi ilgilendiriyor) Plutonyum un yakılması (bu nükleer silahlara lhl sahip ülkeleri l ilgilendiriyor) Dünyanın enerji dengelerinin değişmesi (en büyük engel) 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 18

19 Geleceğin enerji kaynağı olarak düşünülen ADS teknolojisini geliştirme çalışmaları, l Avrupa (Belçika merkezli), Çin ve Amerika nın yanı sıra Japonya, Hindistan, Brezilya, Rusya ve Güney Kore de de hızlanarak devam etmektedir. Son yıllarda başta Belçika, Çin ve Hindistan olmak üzere birçok ülkede bu konuda ulusal programlar başlatılmış ve uluslararası işbirlikleri oluşturulmuştur. Ülkemizin de en kısa zamanda ulusal bir program başlatması ve uluslararası işbirliklerine dahil olması şarttır. Hızlandırıcı sürümlü sistemlerde nükleer süreci tetikleyecek nötronların proton hızlandırıcısı sayesinde sağlanması ve reaktörün kritik altı rejimde çalışmasından dolayı Çernobil tipii kazalar prensip olarak mümkün değildir. Zararlı nükleer atık miktarı geleneksel reaktörle nazaran çok daha düşüktür. Yakın gelecekte bir ülkenin hem Toryum rezervlerine hem de onu güvenle kullanacak kendi ürettiğiğ ADS teknolojisine sahip olması kalıcı bir ekonomik ve stratejik değer oluşturacaktır. 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 19

20 Bu konuda gelişmiş ülkelerde yapılan çalışmaların örnekleri Ek te verilmiştir. 18 Nisan 2013 SANAEM 20

21 18 Nisan 2013 SANAEM 21

22 Akkuyu ve Sinop NGS ler için yapılması gerekenler: 1.Akkuyu NGS de maksimum Nükleer Teknoloji transferinin sağlanması amacıyla T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, TAEK, TOBB ve Üniversite Temsilcilerinden oluşan çalışma grubu oluşturulmalıdır. 2.Sinop NGS projesinde Toryum katkılı reaktör teknolojisi seçilmelidir. 3.Sinop (ve sonraki) NGS ler için model önerisi: Japonya ve/veya Güney Kore ile konsorsiyum kurularak toryum rezervlerimizin ortak kullanımına karşılık NÜKLEER teknoloji transferi sağlanmalıdır. a) NGS kurulum ve işletme maliyetinin yaklaşık %5 ini yakıt olarak kabul edersek, 1 santralin kurulum ve işletme maliyeti 20 santralin yakıt maliyetine eşittir. b) Toryum maden rezervlerimiz adet 1 GW lık NGS nin işletme süresince yakıtını karşılamaya yeterlidir. c) Japonya ve Güney Kore nin toryum rezervi yoktur. 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 22

23 Hızlandırıcı Sürümlü Sistemler için yapılması gerekenler Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı: Türkiye nin Toryum rezervleri belirlenmelidir. (MTA) Toryum ayrıştırma süreçleri geliştirilmelidir. (TAEK) HSS için nükleer reaktör tasarımı çalışmaları başlatılmalıdır. (TAEK) Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı: GeV enerjili proton hızlandırıcısı tasarımı çalışmaları başlatılmalıdır. Ulusal Hızlandırıcı Laboratuarı (veya Japonya da olduğu gibi Kurumu) kurulmalıdır. Bilim ve Teknoloji Yüksek Kurulu: 20 Kasım 2007 tarihli toplantıda alınan 2007/102 No lu Ulusal Nükleer Teknoloji Geliştirmeş Programı ( ) başlıklış kararın gereği ğ yapılmalıdır. Bu kararda Toryum Mükemmeliyet Merkezi nin ve GeV Enerjili Proton Hızlandırıcısı nın kurulması öngörülmüştü. 6-7 Ocak 2003 tarihlerinde DPT ve TAEK tarafından Eskişehir Osmangazi Üniversitesinde 80 bilim insanının katılımıyla düzenlenen Toryum Yakıtlı Nükleer Teknolojiler çalıştayında oluşturulan yapılanma gerçekleştirilmelidir. 18 Nisan 2013 SANAEM 23

24 3. Tarihçe 1993: Nobel ödülü sahibi Prof. Dr. Carlo Rubbia ın yönetiminde CERN de Energy Amplifier (HSS/ADS) çalışmaları başlatıldı. 1993: Bölgesel l Hızlandırıcı Merkezi (2001 den itibaren TAC Turkic Accelerator Complex) önerisi yayınlandı. 1997: Profesör Rubbia bu çalışmalar ile ilgili evrakları bize iletti. 1998: Konu ile ilgili Bilgi Notu TAEK e iletildi. Haziran 1999: TAEK te Türk Cumhuriyetlerinden gelen bilim insanlarının katılımıyla düzenlenen Nükleer enerji ile ilgili toplantıda Toryum konusunda sunum yapıldı. Ocak 2002 Aralık 2005: Türk Hızlandırıcı Kompleksinin Genel Tasarımı başlıklı DPT projesi kapsamında HSS konusunda sistemli çalışmalar yürütüldü. 27 Temmuz 2002: Hürriyet gazetesinde Prof. Dr. Engin ARIK ile Kurtarıcının adı Toryum başlıklı söyleşi yayınlandı. 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 24

25 Tarihçe (devam) 6-7 Ocak 2003: DPT ve TAEK tarafından Eskişehir Osmangazi Üniversitesinde 80 bilim insanının katılımıyla Toryum Yakıtlı Nükleer Teknolojiler çalıştayı düzenledik. Ağustos 2003: Prof. C. Rubbia başkanlığında ğ EA grubu ile Prof. E. Arık, Prof. S. Sultansoy ve Prof. S. Şahin başkanlığında Türk grubunun ortak toplantısı düzenlendi. Türk grubunun en iyi koşullarla n-tof deneyine katılması konusunda mutakabat sağlandı. Ocak 2004: DPT Türk grubunun n-tof deneyine katılması için TAEK e bütçe ayırdı. Aralık 2004: DPT nin HSS ile ilgili CERN de yapılan n-tof deneyine Türk bilim insanlarının katılması için TAEK e aktardığı bütçe harcanmadan iade edildi.. 20 Kasım 2007 (BTYK-16): Nükleer yakıt teknolojisi konusunda yürütülecek Ar-Ge faaliyetleri kapsamında SNTM de Toryum Mükemmeliyet Merkezi kurulması çalışmaları sürdürülmektedir.???? Not: UPHUK-1 ve UPHUK-2 de ADS ile ilgili sunumlar yapıldı. 18 Nisan 2013 Saleh@UPHC SANAEM 25

26 Kongre Sonuç Raporu, Öneriler kısmından Hızandırıcı Sürümlü Sistemlerde Hızlandırıcıların Elde Edilebilirliği ve Güvenilirliği M.A. ÇETİNER, B. DEMİRCİOĞLU, H. KARADENİZ, İ. T. ÇAKIR, B.ÇETİNER Hızlandırıcı Sürümlü Sistemlerde Siklotronların Kullanılabilirliği İ. T. ÇAKIR, M.A. ÇETİNER, B. DEMİRCİOĞLU, B. ÇETİNER, H. KARADENİZ Trade Projesi Proton Hızlandırıcısının Genel Özellikleri Ve Diğer Kullanım Alanları P.S.BİLGİN, İ İ A.ÇAYLAN, M.A.ÇETİNER, İ S. SULTANSOY, E.TANKER Hızlandırıcı Sürümlü Sistemler İçin Doğrusal Hızlandırıcılar B. DEMİRCİOĞLU, H. KARADENİZ, M.A. ÇETİNER, İ. T. ÇAKIR, B. ÇETİNER Hızlı Nötronlarla 232 Th' nin Reaksiyonundan Yayınlanan Nötron Spektrumunun İncelenmesi E. TEL, A. ARASOĞLU, İ. DEMİRKOL, H. AYTEKİN 18 Nisan 2013 SANAEM 26

27 Eskişehir Çalıştayı (6-7 Ocak 2003) Sonuç Bildirisi 18 Nisan 2013 SANAEM 27

28 4. Sonsöz Yüksek Teknoloji olmadan Kalkınma olmaz Bilim olmadan Yüksek Teknoloji olmaz Fizik olmadan Bilim olmaz Hızlandırıcılar olmadan Fizik olmaz Türk Dünyasında hızlandırıcı merkezleri başta olmak üzere Ulusal Laboratuar sistemi en kısa zamanda kurmalıyız!! İlim-İrfan a ve onun ayrılmaz parçası olan Bilim-Teknolojiye en azından petrol ve gaz boru hatları kadar önem vermeliyiz!! Bilim ve Teknoloji, Türk Zirvesi toplantılarında gündeminin ilk sıralarında yer almalıdır!! S. Sultansoy En stratejik Strateji: 2.Dünya Türk Forumu, 3-5 Nisan 2013, İstanbul Nisan 2013 Saleh@2.Dünya Saleh@UPHC Türk SANAEM Forumu 28

29 Ek: Gelişmiş Ülkelerde Yapılan Çalışmalar (Örnekler) BELÇİKA-AVRUPA BİRLİĞİ İNGİLTERE NORVEÇ JAPONYA Slaytlar 2nd International Workshop on ACCELERATOR-DRIVEN SUB-CRITICAL SYSTEMS & THORIUM UTILIZATION (December 11-14, 2011, India) dan alınmıştır Not: Bu konuda ABD, Rusya, Güney Kore, Hindistan, Çin dahil birçok ülkede AR-GE yapılmaktadır 18 Nisan 2013 SANAEM 29

30 BELÇİKA-AVRUPA BİRLİĞİ 18 Nisan 2013 SANAEM 30

31 18 Nisan 2013 SANAEM 31

32 18 Nisan 2013 SANAEM 32

33 18 Nisan 2013 SANAEM 33

34 18 Nisan 2013 SANAEM 34

35 18 Nisan 2013 SANAEM 35

36 18 Nisan 2013 SANAEM 36

37 NORVEÇ 18 Nisan 2013 SANAEM 37

38 18 Nisan 2013 SANAEM 38

39 18 Nisan 2013 SANAEM 39

40 18 Nisan 2013 SANAEM 40

41 18 Nisan 2013 SANAEM 41