NÜKLEER ENERJİ GERÇEĞİ Serdar İSKENDER Türkiye Teknik Elemanlar Vakfı (TÜTEV) Enerji Danışmanı, Makina Yük. Müh. Gelişmekte olan ülkelerdeki hızlı nüfus artışı ve sanayileşme, enerjiye olan talebin hızla artmasına neden olmaktadır. Yeni ve büyük rezervlerin bulunamaması durumunda, birincil enerji kaynaklarından petrol rezervlerinin 2050, doğal gaz rezervlerinin 2070 ve kömür rezervlerinin de 2170 yıllarında tükeneceği varsayımı, küreselleşen dünyada enerji ve enerji üretimine gösterilen ilgiyi arttırmaktadır. Bu durum, enerji üretiminde kullanılan kısıtlı kaynakları, uluslararası politikalara yön veren bir araç haline getirmiş, ülkelerin yeni ve yenilenebilir enerji üretim alternatiflerine yönelmelerine neden olmuştur. Bu çalışmada, enerji üretim alternatifleri içerisinde önemli bir yer tutan, uzun yıllardır elektrik enerjiisi üretiminde kullanılan nükler enerjinin, dünyadaki kullanımı, çevresel ve sağlık etkileri üzerinde durulmuştur. 1. GİRİŞ IAEA (Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı) tarafından yayınlanan Aralık 2005 verilerine göre dünyada toplam 443 adet nükleer santral çalışmakta olup, bu nükleer santrallerin kurulu gücü 369.572 MW e dır [1, 2, 3]. 27 adet nükleer santralinde inşası devam etmektedir. İnşaatı devam eden nükleer santrallerin de toplam kurulu gücü 21.811 MW e dir [3, 4]. 2004 yılı itibariyle, elektrik üretiminde nükleer enerjinin payı ülkeler bazında incelendiğinde, Fransa (% 78,10), Litvanya (% 72,10), Slovak Cumhuriyeti (% 55,20), Belçika (% 55,10), İsveç (% 51,80) olmak üzere ilk beş ülke olarak görülmektedir [5]. Tablo 1 de, 31.12.2005 tarihi itibariyle, ülkeler bazında işletmedeki ve inşa halindeki nükleer reaktörler, kapasiteleri ve kurulu güçleri verilmiştir.
Tablo 1. 31.12.2005 tarihi itibariyle, ülkeler bazında işletmedeki ve inşa halindeki nükleer reaktörler, kapasiteleri ve kurulu güçleri [2, 3]. Ülke İşletmedeki Reaktörler Ünite Sayısı Toplam MW e Ünite Sayısı İnşa Halindeki Reaktörler Toplam MW e ABD 104 99.210 - - Almanya 17 20.339 - - Arjantin 2 935 1 692 Belçika 7 5.824 - - Brezilya 2 1.901 - - Bulgaristan 4 2.722 2 1.906 Çek Cumhuriyeti 6 3.368 - - Çin Halk Cum. 9 6.572 3 3.000 Çin (Tayvan) 6 4.904 2 2.600 Ermenistan 1 376 - - Finlandiya 4 2.676 1 1.600 Fransa 59 63.363 - - Güney Afrika 2 1.800 - - Güney Kore 20 16.810 - - Hindistan 15 3.040 8 3.602 Hollanda 1 449 - - İngiltere 23 11.852 - - İran - - 1 915 İspanya 9 7.588 - - İsveç 10 8.910 - - İsviçre 5 3.220 - - Japonya 56 47.836 1 866 Kanada 18 12.599 - - Litvanya 1 1.185 - - Macaristan 4 1.755 - - Meksika 2 1.310 - - Pakistan 2 425 1 300 Romanya 1 655 1 655 Rusya Federasyonu 31 21.743 4 3.775 Slovak Cumhuriyeti 6 2.442 - - Slovenya 1 656 - - Ukrayna 15 13.107 2 1.900 TOPLAM 443 369.572 27 21.811
2. NÜKLEER SANTRALLER VE RADYASYON İnsanlar, doğal ve çevre/yapay radyasyon olmak üzere iki tip radyasyon etkisinde yaşamak zorundadırlar. Yer kabuğundaki radyoaktif elementlerin yaydıkları radyasyonlar ve uzayın boşluklarından gelen kozmik radyasyonlar, doğal radyasyonun oluşumuna neden olmaktadır [6]. Doğal radyasyonun insana yükledigi yıllık radyasyon dozu, yaşadığı ortama bağlıdır. Doğal radyasyon, İstanbul'da 0,66 msv/yıl, Ankara'da 0,44 msv/yıl, Erzurum'da 1,75 msv/yıl ve altında Toryum yatakları bulunan Sivrihisar'da 3,74 msv/yıl'dır (msv: milisivert, radyasyon dozunu ifade etmek için kullanılan bir birimdir. 1 msv=0,001 Sievert=0,1 rem dir.). Yeryüzünde, çok daha yüksek yıllık doğal radyasyon dozlarının bulundugu bölgelerde vardır. Örneğin, Rio de Jeneiro'nun plajlarında 6 msv/yıl, Hindistan Kerela Bölgesi nde 15 msv/yıl, İran Ramsar Bölgesi nde 148,92 msv/yıl dır [6, 7, 8, 9]. Tablo 2 de, bazı bölgelerde ölçülen doğal radyasyon doz seviyeleri verilmiştir. Tablo 2. Bazı bölgelerde ölçülen doğal radyasyon doz seviyeleri [7]. Bölge Radyasyon Dozu (msv/yıl) Mersin/Akkuyu 0,53 Ankara 0,44 Iğdır/Alican 0,88 Çanakkale 1,23 Kars/Digor 1,58 Hindistan/Kerela 15,8 İran/Ramsar 148,92 Brezilya/Guarapari kumsalları 788,4 Yapay radyasyon kaynakları, doğal radyasyon kaynakları gibi belli miktarlarda radyasyon dozuna maruz kalınmasına sebep olurlar. Yapay radyasyon dozları, talebe bağlı olarak artsa da, doğal kaynaklardan alınan doza göre çok daha düşüktür. Yapay radyasyon kaynaklarının, doğal radyasyon kaynaklarına göre tamamen
kontrol altında olmaları da, maruz kalınacak doz miktarının ayarlanabilmesi açısından önemlidir. Tıbbi, zirai ve endüstriyel amaçla kullanılan X ışınları, yapay radyoaktif maddeler, nükleer bomba denemeleri sonucu meydana gelen nükleer serpintiler, nükleer güç üretiminden salınan radyoaktif maddeler ile bazı tüketici ürünlerinde kullanılan radyoaktif maddeler, bilinen başlıca yapay radyasyon kaynaklarıdır. Yapay radyasyon kaynaklarından maruz kalınan küresel radyasyon dozlarının % 97 si tıbbi uygulamalardan, % 1,88 i radyoaktif serpintilerden, % 0,64 ü mesleki nedenlerden, % 0,32 si nükler santrallerden, % 0,16 sı tüketici ürünlerinden kaynaklanmaktadır [7]. Çevre/yapay radyasyon farklı faktörlere bağlı olarak 0,5 msv/yıl ile 1,5 msv/yıl arasında değişmektedir. ABD, kendi vatandaşları için sürekli alınan doğal ve çevre radyasyonunun izin verilen toplam ortalama dozunu 1,8 msv/yıl olarak tespit etmiştir. Doğal ve yapay radyasyon kaynaklarından alınan sürekli ortalama etkin doz 2,4 msv/yıl düzeyindedir. Normal işletme şartlarındaki nükleer güç santralinin toplam doza katkısı 0,01 0,001 msv/yıl seviyesindedir. Dünya Sağlık Örgütü(WHO), sürekli alınan doğal ve yapay radyosyon üst limitini 5 msv/yıl olarak belirlemiştir [6, 10]. ABD de tüm nükleer endüstrinin bir kişiye yüklediği fazladan doz 0,001 msv/yıl olmasına rağmen, 1.000 MWe lik gücündeki kömürle çalışan bir termik santralin bacasından çıkan radyoaktif partiküllerin bir kişiye yüklediği fazladan doz 0,004 msv/yıl dır [6]. Tablo 3 de, sürekli alınan radyasyon dozları ve etkileri, Tablo 4 de ise bir kerede alınacak radyasyon dozları ve etkileri verilmiştir.
Tablo 3. Sürekli alınan radyasyon dozları ve etkileri [6, 11]. Dozaj(mSv/yıl) Etkisi 0,001 Etkisiz 0,004 Etkisiz 0,01 Etkisiz 0,1 Etkisiz Açıklama ABD nde tüm nükleer endüstrinin bir kişiye yüklediği fazladan doz. 1.000 MW e lık bir kömür santralinin bacasından çıkan radyoaktif partiküllerin kişiye yüklediği doz. ABD'nde nükleer patlamaların bir kişiye yüklediği fazladan doz. İngiltere de Dounreay nükleer santralinin yakın civarındaki kişilere yüklediği doz. 0,5-4 Etkisiz Doğal radyasyon dozu. 0,6 Etkisiz Çernobil Kazası nda kişi başına ilk yıl boyunca alınmış doz. 2,2-2,5 Etkisiz Yapay / çevre radyasyonunun dozu. 5 Etkisiz 20 Etkisiz WHO ve ILO'nun sivil halk için müsade ettikleri maksimum yıllık doz. Uluslararası Radyasyondan Korunma Komitesi(ICRP)'nin radyasyon alanında çalışanlar için müsade ettiği maksimum yıllık doz. Tablo 4. Tek seferde alınacak radyasyon dozları ve etkileri [6]. Dozaj(mSv) Etkisi Açıklama 0,12 Zararsız Çernobil Kazası nda yakın çevreden alınan tahliye dozu. 0,8-1,2 Zararsız Akciğer röntgeni çektirirken alınan doz. 50-150 Zararsız Trioid up-take i için alınan doz. 250 Zararsız Nükleer kaza şartlarında alınmasına izin verilen sınır doz. 1.000 Merkez Çernobil olmak üzere 1 km lik yarıçap içinde alınan Halsizlik doz. 2.000 Baş ağrısı, kusma, ciltte kızarma ve yara, kanser Zararlı başlangıcına neden olan doz. 5.000 Zararlı İstatistiksel olarak % 50 oranında ölümcül doz. 10.000 Zararlı Ölümcül doz.
3. NÜKLEER SANTRALLER VE ATMOSFERE VERDiKLERI GAZ EMiSYONLARI Nükleer güç santralleri işletme sırasında atmosfere kirletici gazlar bırakmazlar. Buna karşılık, kömür, petrol ya da doğal gaz gibi fosil yakıtlarla çalışan termik elektrik üretim santrallerinin çevreye pekçok zarar verdigi tespit edilmiştir. Fosil yakıtların yanabilmesi için Oksijen e ihtiyaç vardır. Yanma işlemi sonucunda, Karbondioksit (CO 2 ), Azotoksitler( NO X ), Kükürtdioksit ( SO 2 ) gibi gazlar oluşmakta ve bunlar santralin bacasından atmosfere atılmaktadır [12, 13]. Yanma işlemi sonucunda ortaya çıkan CO 2 gazı, sera etkisine neden olmaktadır. CO 2 gazı atmosferde bir tabaka oluşturmaktadır. Bu tabakayı delerek yeryüzüne ulaşan güneş ışınları ise atmosfere geri dönmek istediklerinde bu tabakayı geçememekte, bu tabaka tarafından yansıtılarak tekrar yeryüzüne gönderilmektedir. Bu ışınlar ise atmosferin sıcaklığının artmasına neden olmaktadır. Bütün dünyadaki CO 2 emisyonları kontrol altına alınmadığı takdirde, 2010 yılında atmosferin ortalama sıcaklığında, 5 o C lik bir artış olacaktır. Atmosfer sıcaklığındaki artış kutuplarda buzulların erimesine ve tahıl üretiminin düşmesine neden olacaktır. Ayrıca, doğalgaz kullanımı sırasında meydana gelen kaçaklar yüzünden atmosfere sızan Metan gazı da, Karbondioksit den daha fazla sera etkisine neden olmaktadır. Buna ek olarak, ( NO X ), ( SO 2 ) gazları da asit yağmurlarına neden olmaktadır. Asit yağmurları, göllerdeki doğal yaşamı tehdit etmekte, bitki örtüsünü, ormanları, tarımsal alanları, metalik ve beton yapıları geri dönüşü olmayan bir biçimde tahrip etmektedir [6, 12, 13]. Kyoto Protokolü ne taraf olan ülkeler, emisyonlarını 2008-2012 yıllarında 1990 yılı seviyesinin % 5,2 altına çekmeyi hedeflemekte ve yenilenebilir enerji kaynakları için araştırma-geliştirme çalışmalarını hızlandırmayı düşünmektedirler [14, 15]. Tablo 5 de, çeşitli enerji üretim zincirlerinden elektrik üretimi başına düşen CO 2 emisyon miktarları verilmiştir. Kömürle çalışan termik santrallerin bir başka sakıncası da, kömür cevheriyle karışmış olan Uranyum filizlerinin baca gazlarıyla ve atık küllerle çevreye atılarak kalıcı bir radyoaktifliğe neden olmasıdır. Bir nükleer santralin ise nükleer yakıt atığını uygun bir teknolojiyle bir kap içerisinde kontrol altına almak mümkündür ve Nükleer Güvenlik Doktrini çerçevesi içinde atıklar kontrol altına alınarak saklanmaktadır. Buna karşılık, termik santrallerden atmosfere verilen
radyoaktif küllerin uçuşarak yayılmasının ve teneffüs yoluyla akciğerlere girmesinin engellenmesi çok daha zor ve pahalı olduğundan, bunların ortadan kaldırılmasına yönelik çalışmalar yapılamamaktadır. Ayrıca, termik santrallerin yakınlarındaki yerleşim alanlarında, üst solunum yolu enfenksiyonlarında, ciddi artışlar gözlenmektedir [6]. Tablo 6 da, 1.000 MW e gücündeki nükleer ve kömür santrallerinin yıllık yakıt, atık ve emisyon miktarlarının karşılaştırılması verilmiştir. Tablo 5. Çeşitli enerji üretim zincirlerinden elektrik üretimi başına düşen CO 2 emisyon miktarları [10]. Yakıt Türü Kwsaat/gram Kömür 900 1200 Petrol 700 900 Doğal Gaz 350 900 Nükleer 10 30 Rüzgar 10 75 Güneş 100 200 Tablo 6. 1.000 MW e gücündeki nükleer ve kömür santrallerinin yıllık yakıt, atık ve emisyon miktarlarının karşılaştırılması [10, 13]. Yakıt, Atık ve Emisyonlar Nükleer Kömür Yakıt(tüketilen miktar) 27 ton 2,6 milyon ton Kulanılmış Yakıt(Yüksek Radyoaktiviteli Atık) 27 ton - Yüksek Radyoaktiviteli Atık 3-5 3 m - Orta ve Düşük Seviyeli Radyoaktif Yakıt 800 ton - CO 2-6,5 milyon ton Kül - 300.000 ton NO X - 20.000 ton SO 2-4.000 ton Ağır Metal - 400 ton
ABD de yayınlanan raporlara göre, kömür santrallerinin kül ve duman olarak çevreye vermiş oldukları emisyonlar içerisinde bulunan Uranyum ve Toryum un sebep olduğu radyasyon kirliliği, aynı enerjiyi üreten nükleer santrallerin sebep olduğu radyasyon kirliliğinden 100 kat daha fazladır [16, 17]. 1990 yılından itibaren dünyamızın hemen hemen tüm bölgelerinde CO 2 emisyonu artış göstermiş, Asya ve Orta Doğu gibi bölgelerde bu artış yıllık % 6 düzeyine ulaşmıştır. 1990 2002 yılları itibariyle endüstrileşmiş ülkeler arasındaki en düşük CO 2 emisyonu yıllık değişim oranı, % 0,1 ile Avrupa Birliği ülkelerinde ölçülmüştür. Bunun nedeni, Avrupa Birliği ülkelerinin enerji verimliliğini arttırma konusundaki uygulamaları ve nükleer enerji kullanımıdır. Avrupa Birliği ülkelerinin dışında kalan OECD ülkelerinde ise ki bu gruba Türkiye de dahildir 1990 yılından bu yana yıllık CO 2 emisyonu artışı % 1,7 olmuştur. ABD, Kanada ve Meksika nın dahil olduğu NAFTA ülkelerinin yıllık CO 2 emisyonu, 1990 yılından sonra, % 1,6 düzeyinde gerçekleşmiştir. Özellikle Orta Doğu ve Asya ülkeleri en yüksek CO 2 emisyon artış hızına (yıllık % 6) sahip ülkeler olma özelliklerini korumaktadır ve bu ülkelerin nükleer enerji gibi daha temiz enerji kaynaklarına hızla yönelmeleri gerekmektedir [18]. Küresel ısınmanın en önemli nedeni olan CO 2 emisyonun yıllık değişimleri incelendiğinde; dünya genelinde CO 2 emisyonu 80 li yıllarda, kararlı bir biçimde, yıllık % 1,3 oranında artmış, 1990 yılından sonra bu artış hızı yılda % 1,1 düzeyine düşmüştür. Diğer bir ifadeyle, 1990 1997 yılları arasındaki CO 2 emisyon artışı % 8 olmuştur. 1997 yılında bazı ülkeler tarafından imzalanan Kyoto protokolü hedefleri (2008 2012 yılları arasında 1990 yılı emisyonunun % 5,2 altına çekmek) düşünüldüğünde, CO 2 emisyonu sorununa tüm insanlığın yararı için acilen bir önlem alma gerekliliği ortaya çıkmaktadır [10, 15]. Kyoto Protokolü şartları dikkate alındığında ve bunun sonucunda fosil yakıtlara olan bağımlılığın azaltılmasının gereği düşünüldüğünde, nükleer enerjiye olan talep önümüzdeki yirmi yılda, artış eğilimine girecektir. Kyoto Protokolü kapsamında, CO 2 emisyon vergisi de gündemdedir ve söz konusu vergilendirme nükleer santralleri, üretim maliyeti açısından, fosil yakıtla çalışan termik santrallere göre daha avantajlı hale getirecektir.
4. SONUÇ Nükleer enerji, dünyada 32 ülkede bulunan toplam 443 nükleer santralle, dünya elektrik enerjisi ihtiyacının % 16 sını karşılayan kanıtlanmış bir enerji türüdür. Nükleer enerjinin yoğun olarak kullanıldığı ülkelerde, tüketime sunulan birim enerji başına, Karbon emisyonlarının azaldığı ve büyük miktarlarda partikül madde, Kükürtdioksit, Azotoksit gibi zararlı emisyonların atmosfere verilmediği tespit edilmiştir. Madencilikten, atık depolama ve işletimden çıkarılma aşamalarına kadar bütün bir enerji zinciri düşünüldüğünde, nükleer enerjinin çok az miktarda çevresel etkisi olduğu görülmektedir. Yıllık yakıt ihtiyacının az, toplam işletme maliyeti içinde yakıt maliyetinin payının düşük olması ve zengin Uranyum kaynaklarının dünyanın pek çok bölgesine yayılmış olarak bulunması, nükleer enerji temininde güvenilirliği sağlarken, potansiyel olarak ani artışlar gösterebilen petrol ve gaz fiyatlarına karşı da bir güvence olmaktadır. Sürdürülebilir kalkınma ve büyüme için yeterli miktarda fosil yakıt kaynakları veya taşımacılık altyapısı olmayan, tüketim merkezleri ile enerji kaynaklarının bulunduğu bölgeler arasında uzun mesafeler bulunan, sanayileşme için enerji talep ve beklentileri yüksek olan ülkeler için nükleer enerji kullanımı bir ihtiyaçtan çok, zorunluluk olmaya başlamıştır. Nükleer enerji, çevresel açıdan avantajlarının yanında, ekonomisi ve temininde güvenirlik gibi avantajları, taşıdığı risklerin düşüklüğüyle, diğer enerji kaynaklarının yerine tercih edilebilecek bir enerji kaynağı olarak gözükmektedir. Doğal gaz ve petrolde doğrudan ithalatçı konumunda bulunan ülkemizde, kömür yakıtlı termik santraller ve hidroelektrik santrallerden üretilen enerji yeterli değildir ve yakın gelecekte ülkemizde enerji üretiminde sıkıntılar yaşanacaktır. Türkiye yerli hidrolik, linyit ve taşkömürü kaynaklarından ekonomik olarak en fazla 246 milyar kwh/yıl elektrik üretebilecektir. Buna karşılık, 2010 yılında elektrik talebi 290 milyar kwh/yıl ve 2020 yılında elektrik talebi de 547 milyar kwh/yıl olacaktır. Aradaki farkın ithal doğal gaz, petrol ve kömür ile kapatılması, kısıtlı ekonomik kaynakların yurt dışına akmasına ve önemli çevre sorunlarının ortaya çıkmasına neden olacaktır. Bu nedenle, temiz, güvenli, ekonomik ve yoğun üretime uygun nükleer teknoloji, Türkiye için zorunlu duruma gelmiştir. Nükleer teknoloji, ülkemizin elektrik talebinin güvenle karşılanmasına önemli katkıda bulunacak, ucuz elektrik sağlayacak, yüksek teknoloji
kazandıracak, sanayi için itici güç oluşturacak, yeni istihdam alanı yaratacak ve bilgi birikimini arttıracaktır. Nükleer enerji, enerji problemlerimizin tek çözümü değildir, fakat çözümün önemli bir parçası olduğu da asla unutulmamalıdır. 5. KAYNAKLAR 1) İskender, S., Türkiye de ve Dünyada Enerji&Nükleer Enerji Gerçeği, TÜTEV, Ankara, Ekim 2005. 2) IAEA PRIS (Power Reactor Information System), Number of Reactors in Operation Worldwide, http://www.iaea.org/cgi-bin/db.page.pl/pris.oprconst.htm (Mart 2006). 3) IAEA PRIS, Nuclear Power Plants Information, http://www.iaea.org/cgibin/db.page.pl/pris.reaopucct.htm (Mart 2006). 4) WNA, Plans for New Reactors Worldwide, http://www.world-nuclear.org/info/inf17.htm (Mart 2006). 5) WNA (World Nuclear Association), Nuclear Share Figures, 1995-2003, http://www.world-nuclear.org/info/nshare.htm (Mart 2006). 6) Özemre, A.Y., Bayülken, A., Gençay, Ş., 50 Soruda Türkiye nin Nükleer Enerji Sorunu, Kaknüs Yayınları, 2000. 7) Togay, Y.E., Radyasyon ve Biz, TAEK, Ankara, 2002. 8) IAEA, Radiation Safety, IAEA Division of Public Information, 1996. 9) Yaşar, S., Radyasyon ve Radyasyondan Korunmak, TAEK, İstanbul, 1999. 10) TMMOB Fizik Mühendisleri Odası, Nükleer Enerji 2000, Ankara, 2000. 11) UIC, Radiation and the Nuclear Fuel Cycle, Nuclear Issues Briefing Paper 17, http://www.uic.com.au/nip17.htm (Mart 2004). 12) Atılgan, İ., Nükleer Enerji, Toryum Elementi ve Türkiye İçin Önemi, Mühendis Makina Dergisi, Sayı 529, Ankara, Şubat 2004. 13) TAEK (Türkiye Atom Enerjisi Kurumu), Sürdürülebilir Kalkınma ve Nükleer Enerji, Ankara, 2000. 14) WNA, Global Warning, http://www.world-nuclear.org/info/inf59.htm (Mart 2006) 15) WNA, Kyoto Protocol, http://unfccc.int/resource/docs/convkp/kpeng.pdf, (Eylül 2004). 16) US Environmental Protection Agency, Background Information Document (Integrated Risk Assessment): Final Rule for Radionuclides EPA 520/1-84-002-2, Vol. II, EPA, Washington, 1978.
17) Gabbard, W.A., Coal Consumption: Nuclear Resource or Danger, Oak Ridge National Laboratory Rewiev, Vol. 26, No. 3-4, pp 24-32, 1993. 18) Tanrıkut, A., Dünyada ve Türkiye de Nükleer Santrallerin Geleceği, Türkiye Sekizinci Enerji Kongresi, Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi, Ankara, 2000.