Elektrik Enerjisi Üretimi. Dr. Emrah ÇETİN

Transkript

1 Elektrik Enerjisi Üretimi Dr. Emrah ÇETİN

2 Doğalgaz Yenilenemez (Fosil) Kaynaklı Kömür Elektrik Enerjisi Üretim Çeşitleri Nükleer Petrol türevleri Yenilenebilir Kaynaklı Hidrolik Rüzgar Güneş Jeotermal Dalga Gelgit Hidrojen Biokütle (atık)

3

4

5 Fisyon: Kararlılığı az olan ağır çekirdeklerin bölünerek nispeten daha kararlı çekirdeklere ayrılmasıdır.

6 Füzyon: Fisyonun tersine hafif radyoaktif atom çekirdeklerinin birleşerek daha ağır atom çekirdeklerini meydana getirmesi olayıdır.

7 Nükleer santral; uranyum 233, uranyum 235 ve toryum gibi maddelerin atomlarının kontrollü bir şekilde reaktörlerde parçalanması sonucu açığa çıkan çok yüksek derecede ısı enerjisinden elektrik üreten bir termik santral tipidir.

8 URANYUM temel nükleer yakıt hammaddesidir. Günümüzde nükleer güç santrallerinde yakıt olarak kullanılmaktadır. Doğadaki uranyumun binde yedisi (%0.71) bölünebilme yeteneğine sahip (fisil) Uranyum-235 izotopu içerir. Doğal uranyumlu yakıt ağır su (döteryum-hidrojenin bir izotopu) ile soğutulan reaktörlerde kullanılmaktadır. Hafif su ile soğutulan reaktörlerde ise zenginleştirilmiş uranyum yakıtı kullanılmaktadır. Zenginleştirilmiş uranyum, doğal uranyum içindeki Uranyum-235 izotopu oranını artırmak amacıyla zenginleştirme işlemi ile elde edilmektedir. TORYUM fisil bir madde olmadığı için tek başına nükleer yakıt olarak kullanılamaz ve fisil bir izotop olan U 233 e dönüşebilmesi için de bir tetikleyiciye (nötron) gereksinimi vardır. Bu nedenle nükleer yakıt olarak kullanılabilmesi için fisil izotoplar olan U 235 veya Pu 239 ile birlikte kullanılmalıdır. Toryumun nükleer yakıt olarak kullanılması ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır ancak günümüzde toryumla çalışan ticari ölçekli bir nükleer reaktör bulunmamaktadır. Uranyum çeşitli aşamalardan geçtikten sonra enerji elde etmek üzere nükleer reaktörlerde kullanılır. Reaktörlerde ortaya çıkan kullanılmış yakıtlar güvenli bir şekilde idare edilir.

9 Nükleer Hammadde: Uranyum, Toryum

10 Isı enerjisinden buhar kazanındaki su ısıtılarak yüksek sıcaklıkta ve basınçta buhar elde edilmektedir. Meydana gelen buhar, türbine verilerek mekanik enerjiye ve alternatör döndürülerek elektrik enerjisine çevrilir.

11 Fosil yakıtların (kömür, petrol, gaz) tükenebilir olması ve atmosferik kirlenmeye yol açmaları ve her geçen gün artan enerji ihtiyacını karşılamak için nükleer santrallerin kurulması gündeme gelmiştir. Halen 31 ülkede 450 nükleer reaktör işletme halindedir.

12 Nükleer Santral Bulunan Ülkeler

13 Nükleer Santral Bulunan Ülkeler

14 Ülkeler Var Olan Nükleer Santral Sayısı (2018 yılı) İnşa Halindeki Nükleer Santral Sayısı (2018 yılı) in Elektrik üretimindeki Oranı (2017 yılı) ABD 98 2 %20 Fransa 58 1 %71,6 Çin %3,9 Japonya 42 2 %3,6 Rusya 37 6 %17,8 Güney Kore 25 5 %27,1 Hindistan 22 7 %3,2 Kanada 19 %14,6 İngiltere 15 %19,3 Ukrayna 15 2 %55,1 İsveç 8 %39,6 Almanya 7 %11,6 Belçika 7 %49,9 İspanya 7 %21,2 Çek Cumhuriyeti 6 %33,1 Tayvan 6 2 %9,3 İsviçre 5 %33,4 Finlandiya 4 1 %33,2

15 Macaristan 4 %50 Slovakya 4 2 %54 Pakistan 5 2 %6,2 Arjantin 3 1 %4,5 Brezilya 2 1 %2,7 Bulgaristan 2 %34,3 Meksika 2 %6 Romanya 2 %17,6 Güney Afrika 2 %6,7 Ermenistan 1 %32,5 İran 1 %2,2 Hollanda 1 %2,9 Slovenya 1 %39,1 Birleşik Arap Emirliği 4 Beyaz Rusya 2 Bangladeş 2 Türkiye 1 TOPLAM Yaklaşık %11

16 ÜLKELERE GÖRE DÜNYADA NÜKLEER ENERJİ SANTRALİ KURULU GÜCÜ LİSTESİ S. Ülke Kurulu Güç (MW) 1 Amerika Birleşik Devletleri Fransa Japonya Çin Rusya Güney Kore Kanada Ukrayna Almanya Birleşik Krallık İsveç İspanya Hindistan Belçika Tayvan Çekya İsviçre Finlandiya Bulgaristan Macaristan 1.902

17 Nükleer santraller radyoaktif bir sızıntı olmaması durumunda en temiz ve kuruluş maliyeti hariç en ucuz elektrik enerjisi üreten santrallerdir. Yaşanılan Nükleer Kazalar; 1) 1957 yılında İskoçya da meydana gelen Windscale kazası; bu kazada reaktörün civarına bir miktar radyasyon yayılmakla beraber ölümle veya akut radyasyon hastalığıyla sonuçlanan bir olay meydana gelmemiştir. 2) 1979 yılında ABD de meydana gelen Three Mile adası kazası; normal bir işletim arızası, ekipman kaybı ve operatör hatası ile kazaya dönüşmüş, ancak kısmi reaktör kalbi erimesi meydana gelmesine rağmen reaktörü çevreleyen beton koruyucu kabuğun sayesinde çevreye ciddi bir radyasyon sızıntısı olmadığı söylenmiştir. 3) 1986 yılında Ukrayna da meydana gelen Çernobil reaktör kazası; tek kelimeyle bir faciadır. Kazanın nedenleri; operatörlerin güvenlik mevzuatına aykırı olarak santralde deney yapmaları sonucunda reaktördeki ani güç artışı ve santral tasarımında derinliğine güvenlik prensibine aykırı olarak, reaktörü çevrelemesi gereken bir beton koruyucu kabuğun inşa edilmemiş olması olarak özetlenebilir. 4) 2011 yılında Japonya da meydana gelen Fukuşima Nükleer Santrali kazası, 9.0 büyüklüğündeki Tōhoku depremi ve tsunamisi sonrasında meydana geldi. Honşu adası açıklarında meydana gelen bu deprem, Japonya da büyük bir tsunamiye yol açtı. Tsunami Japonyaya çok büyük zarar verdi ve nükleer enerji santrallerinde arızalar meydana getirdi.

18 Nükleer santrallerin yakıt ihtiyacı ve atığı diğer termik santrallere göre çok azdır. Örneğin; 1g U kg kömürün verdiği ısıya eş değer ısı vermektedir. 1 kg uranyum ile üretilen elektrik 16.6 ton taşkömürü ya da 111 ton (80 varil) petrolle üretilen elektriğe eşdeğerdir. 1 kg nükleer malzemenin fisyonundan elde edilen enerji 1000 MW.gün dür.

19 Kaza olasılığı ve etkilerine karşı gerekli güvenlik önlemlerinin alınması şarttır. Nükleer santraller çevreyi en az kirleten elektrik santralleridir. Çevre dostu bir termik santral türü olduğu düşüncesi giderek yaygınlaşmaktadır.

20 Türkiye de Sinop, Mersin Akkuyu ve İğneada da nükleer santral kurulması planlanmıştır yılında Akkuyu da 1200 MW kurulu güçte 4 reaktör yapılması için ihaleye çıkılmıştır. Türkiye'de yapımına başlanan Akkuyu Nükleer Santrali'nin kapasitesi 4800 MW olacaktır. Diğer taraftan Akkuyu'dan sonra devreye alınması planlanan Sinop ve İğneada NGS'leri ile 3 santralin toplam kurulu gücü MW'dir.

21 AKKUYU NGS Nükleer Santralde kullanılacak tüm yakıt Rusya dan getirilecek. Atıklar da yine Rusya ya geri gidecek. Atıkları Türkiye satın almak isterse, Türkiye de de kalabilecek. Akkuyu NGS Projesi nin teknik referans santrali, Rusya da bulunan AES projeli Novovoronejskaya-2 Nükleer Santrali dir. Akkuyu Nükleer Santrali nin işletme ömrü 60 yıl olacaktır. Yakıt türü hafif zenginleştirilmiş uranyum dioksittir.

22 AKKUYU NGS

23 AKKUYU NGS Güç ünitesi, reaktör adası ve türbin adasından ibarettir. Birinci çevrim radyoaktiftir. Burada reaktör, dört ana devridaim sistemi, dört ana devridaim pompası, dört buhar üreteci ve bir basınçlayıcıdan ibarettir. İkinci çevrim radyoaktif değildir. Bu kısım besleme pompaları ve suyu tekrar temizleme sistemi, yüksek basınç ısıtıcıları dâhil olmak üzere, buhar üreteci buhar çıkışı, taze buhar hattı, türbin ve türbin buharını tekrar temizleme sistemi, yoğuşturucu pompaları, alçak basınçlı tekrar temizleyen ısıtıcı sistemi, yoğuşturucu sistem, gaz giderici sistem, besleme suyu sistemi mevcuttur. Türbinde kompresör ünitesi, besleme suyunun tekrar temizletici ısıtma tesisatı, su- buhar ayırıcıları - buhar ısıtıcıları ile buhar boşaltma tesisi mevcuttur. Kendi ihtiyacı için devamlı olmayan ve çevrime kimyasal işlem görmüş ek ısıtılmış su alma sistemi de mevcuttur. Güç ünitesi proje kazaları ve/veya onların sonuçlarını indirgemek için güvenlik sistemi ile donatılmıştır.

24 SİNOP NGS Ülkemizde kurulması planlanan ikinci nükleer güç santrali için Japonya ile Hükümetler Arası Anlaşma 2013 yılında imzalanmıştır. İmzalanan anlaşma uyarınca her biri MW olan 4 üniteden oluşan toplam MW gücüne, sahip Fransız-Japon ortak tasarımı ATMEA-1 tipi nükleer reaktör kurulması planlamaktadır. Sinop santralinin kurulumu, işletimi ve sökümüne dair sorumluluk, kurulacak olan proje şirketine aittir. Söz konusu şirketin %49 hissesi EÜAŞ a ait olacaktır. Sinop Nükleer Güç Santrali Projesinde, EÜAŞ ın Projede hisse sahibi olması nükleer teknolojinin ülkemize transfer edilmesi, sanayimizin geliştirilmesi ve insan kaynağımızın yetiştirilmesi gibi hususlar için büyük önem taşımaktadır. Sinop Nükleer Santral Projesi için ÇED başvuru dosyası Ocak 2018 tarihinde Çevre ve Şehircilik Bakanlığına sunulmuş olup projeye ilişkin Halkın Katılımı Toplantısı 6 Şubat 2018 tarihinde Sinop ta gerçekleştirilmiştir. Halihazırda ÇED çalışmaları ile birlikte projenin fizibilite çalışmalarına devam edilmektedir. Nükleer santraller sadece elektrik üretim tesisi olmayıp istihdam, insan kaynakları, teknoloji bilgi birikiminin artırılmasının yanı sıra sıkı güvenlik standartlarına göre çalışma kültürünün artırılmasında da önemli katkılar sunmaktadır.

25 Sinop Nükleer Santrali ATMEA1 Teknik Özellikler Kurulu Gücü Dizayn ömrü İnşaat süresi Deneme süresi 4480 MW 60 yıl 40 ay 8 ay Verimlilik (Efficiency) %36,5 Kapasite faktörü %92 Zenginleştirme % 4,85 Kişi Başı Yıllık Doz Yakıt yükleme döngüsü 0,5 Sv/yıl Primer Kontrolde Ünitedeki güç değişimi ± %5 Primer Kontrolde Güç değişim Hızı 12 ay 18 ay (optimum)-24 ay (düşük verimlilik) %1 Nnom/s Sekonder Kontrolde Güç değişimi ± %10 Yakıt Demetleri Reaktör kalbine giriş/çıkış sıcaklıkları Kare olarak tasarlanmıştır. 291/326 o C

26 Nükleer santraller, hidroelektrik ve kömür yakıtlı santrallerin aksine, teknik olarak her yere kurulabilir. Ancak üretilen elektriğin ekonomik olabilmesini sağlamak amacıyla santralin bir yere kurulabilmesi için o yerin taşıması gereken şartlar vardır. Bunlar; - Deprem riskinin en düşük olduğu yer olması, - Radyoaktif malzemenin santralin kurulacağı yere kolay taşınabilmesi, - Yüksek soğutma suyuihtiyacının karşılanması

27 (1) Reaktör kalbi (2) Kontrol çubuğu (3) Reaktör basınç kabı (4) Basınçlandırıcı (5) Buhar üreteci (6) Soğutma su pompası (7) Reaktör korunak binası

28 (8) Türbin (9) Jeneratör-Elektrik üreteci (10) Yoğunlaştırıcı (11) Besleme suyu pompası (12) Besleme suyu ısıtıcısı

29 Nükleer santrallerin bölümleri ve görevleri Nükleer reaktör: Uranyum atomunun fizyona uğradığı ve yüksek ısının elde edildiği, nükleer santralin en önemli bölümüdür.

30 Basınç kabı: Yakıtların tümünü barındıran ve buhar üretmek için kullanılan, yüksek basınçtaki soğutma suyunu içinde tutan kısımdır. Kalınlığı cm kadardır. Koruma kabı: Basınç kabı, buhar üreteçleri gibi tüm reaktör parçalarını koruyan kaptır. İç kısmı 2 cm kalınlığında çelik bir zırh ve onun dışında 2 ile 5 m kalınlığında bir beton kabuktan oluşur.

31 Kondanser: Türbinde kullandıktan sonra çıkan buharı, yoğunlaştırarak suya dönüştürür. Kondanserden çıkan su, pompa yardımıyla soğutma kulesine gönderilir.

32 Atık Toplama Sistemi: Nükleer santrallerin en önemli işlev gören sistemlerinden biridir. Radyoaktif madde içeren atıklar (katı, sıvı, gaz) ayrı ayrı işleme tabi tutulur. En önemlisi katı atıklardır. Katı atıklar öncelikle cam kaplar içine alınır ve tuz madenlerinde saklanır.

33 Moderatör: Parçalanma sonucu ortaya çıkan hızlı nötronları yavaşlatan maddedir. Bu madde grafit, hafif su veya ağır sudur (H2O-D2O ve sıvı sodyum). Moderatör aynı zamanda soğutucu görevi de yapar.

34 Ölçü, kontrol ve koruma sistemi: Santralin tüm ünitelerini izleyen ve kontrol eden sistemdir. Herhangi bir arıza derhâl görülebilir.

35 Buhar türbini: Buharın kinetik enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürüldüğü bölümdür.

36 Jeneratör: Buhar türbininden elde edilerek miline aktarılan mekanik enerjiyi, elektrik enerjisine dönüştüren elektrik makinesidir.

37 Duyurular için Bozok pbs adresi; emrahcetin emrah-cetin