BÖLÜM M 5 NÜKLEER KİMYA ÖZET Genel Bakış Radyoaktivite Çeşitleri Radyoaktivite Nasıl Ölçülür Çekirdek Kararlılığı Radyoaktif Bozunma Hızı Radyasyon Yağmurundan Nasıl Korunulur? Nükleer Füzyon Nükleer Fizyon Nükleer Reaktörler 1
GENEL BAKIŞ Fosil Yakıt Rezervleri: Kaynağın Tüketilmesine Kadar Geçecek Süre (yıl) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Ekonomik olarak Kullanılabilir Kaynaklar Bilinen Tüm Kaynaklar Petrol Kömür Petrol ve Doğal Gaz Üretimi 2004 Senaryosu 2
. Fosil Yakıtlardan elde edilen enerji Karbon dioksit yanma Oksijen Kömür 160 ev ( 5 2 O 2 ) (2 CH) Su buharı Fosil Yakıt (Kömür) Enerji yoğunluğu : 2.9 x 10 7 J/kg 1000-MW e yakıt tüketen fabrika: 7,300,000 kg/gün Atık: Kömürün yanması ile oluşan ürünler NO x Yüksek sıcaklıkta yanma SO x kömürün içinde bulunan S (0.4% - 5%) Kül kömürün5% - 25% Yapı malzemesi CO 2 Küresel ısınma 1999 Global Kömür Tüketimi: 3 milyar ton Nükleer Fizyondan elde edilen enerji FİZYON ÜRÜNLERİ neutron aktiflenme neutron 235 U fizyon 200 MeV neutron fizyon 235 239 U, Pu, vs ZİNCİR TEPKİME Fizyon yakıt yoğunluğu : 8.2 x 10 13 J/kg (20,000 t HE /kg) 1000-MW e fizyon yakıt tüketen fabrika : 3.2 kg/day Atık: Fizyon ürünleri(3.2 kg/gün) 90 Sr, 30 yıl; 137 Cs, 30 yıl; 99 Tc, 2x10 5 yıl; vs.. 10 % verim Kütle No 10-1 10-3 60 100 140 180 3
Nükleer Füzyondan F elde edilen enerji HELIUM Deuterium Tritium füzyon 17.6 MeV neutron aktiflenme aktiflenme ürünü Füsyon yakıt yoğunluğu : 3.4 x 10 14 J/kg 1000-MW e füzyon yakıt tüketen fabrika : 0.6 kg/gün RADYOAKTİVİTE TE Tanımlar: Çekirdek Tepkimesi: Bir çekirdeğin değişime uğradığı tepkime. Radyoaktivite: Bir çekirdeğin kendiliğinden bozunması Radyoaktif: Kendiliğinden bozunan kararsız çekirdek Radyoizotop: Radyoaktif bir izotop 4
RADYOAKTİVİTE TE RADYOAKTİVİTE TE Çekirdek Kararlılığı: 5
RADYOAKTİVİTE TE RADYOAKTİF F BOZUNMA TÜRLERT RLERİ 6
RADYASYON ETKİSİNİ AZALTMA YÖNTEMLERİ RADYASYONU ENGELLEME YÖNTEMLERİ 7
YARI-ÖMÜR 238 U İN N BOZUNMASI 8
KARBON 14 KARBON 14: ARKEOMETRE 9
RADYOAKTİVİTE TE ÖLÇÜMÜ NÜKLEER REAKTÖRLER RLER 10
NÜKLEER REAKTÖRLER RLER NÜKLEER REAKTÖRLER RLER 11
NÜKLEER SANTRAL NÜKLEER SANTRAL 12
NÜKLEER ENERJİ 13
Chernobyl Chernobyl Chernobyl kazası 1986 yılında kusurlu reaktör tasarımından, tam eğitim almamış personel kullanımından ve sık sık bakım yapılmamasından kaynaklanmıştır. Buhar patlamasından çevreye ve atmosfere yayılan radyoaktivite en az çekirdeğin %5 i kadardır. 14
Chernobyl - Sonuç 31 ölü, 500 yaralı. Zarar görmüş mahsullerden ve kirlenen sudan tüketen 17,000 kişi kanser. Hiroshima ya atılan bombanın 10 katı büyüklüğünde radyasyon çevreye yayılmıştır. Çekirdek çok ısınmış ve patlama kapakta olmuştur. ABD de Nükleer Enerji 9.9% 51.6% 28.1% 16.7% 32.0% 10.4% 16.5% 15
NÜKLEER ENERJİ VE ABD Şu anda Amerika Dünyadaki 441 Nükleer Fabrikadan 103 üne ev sahipliği yapıyor. Bu 103 Nükleer Fabrika 31 eyaletin 64 bölgesinde bulunuyor. Sadece Kaliforniya şehrinde bu fabrikalardan 4 tanesi bulunuyor. Ortalama olarak, bu fabrikalar 22 yaşında,hepsi 40 yıllık olarak inşa edilmiş ve ilave 20 yıl daha kullanım için yeniliklere açık yapılmıştır. Nükleer Enerji Amerika nın ikinci büyük enerji kaynağıdır.yıllık enerji ihtiyacının 20% sini karşılamaktadır. 2002 yılındaki ortalama elektrik üretimi nükleer enerjiden 1.71 cent / kilowatt-saat, kömürden 1.85 cent / kilowatt-saat, petrolden 4.41 cents / kilowatt-saat, ve gazdan 4.06 cent / kilowatt-saat dir. Reaktör r Kuşaklar akları? Kuşak 1 ilk prototip reaktörler Kuşak 2 bugünün büyük merkezi nükleer santralleri Kuşak 3 ileri hafif su reaktörleri,yakın gelecekte Kuşak 4 yaklaşık yirmi yıl sonra gerçekleşecek 16
Nükleer Enerji: Olumsuzluklar-Cons Nükleer gücün silah yapımında kullanılması Tüm atıkların radyoaktifliğini yitirmesi 1000 yıldan fazla alır. Radyoaktif atıkları % 50 si nükleer santrallerden Atıkların depolanması Nukleer Enerji : Olumluluklar-Pros Gelişen teknoloji atık depolanmasını kolaylaştıracak Fosil yakıtlara göre yıllık kirlenmeye katkıları çok düşük. Yakıt olarak 1 kg Uranium = 3,000 ton kömür = 12,000 varil petrol Temiz, etkin ve yüksek verimlilikte 17
Nukleer Enerji : Olumluluklar-Pros 120 Enerji kaynaklarının bağıl fiyatları Aylık fiyat $/MWsaat 100 80 60 40 20 0 Ocak-95 Temmuz-95 Kömür Doğal gaz Petrol(ağır) Uranyum Ocak-96 Temmuz-96 Ocak-97 Temmuz-97 Ocak-98 Temmuz-98 Ocak-99 Temmuz-99 Ocak-00 Temmuz-00 Ocak-01 Temmuz-01 Ocak-02 Temmuz-02 18
Nukleer Enerji : Değerinin erinin oluşmas ması Nakliye gereksinimi olmaması Gelecek fiyat kararlılığı Yatırım değeri Temiz hava değeri Yönetim değeri Katma değer Enerji fiyatı Verimlilik 19
BAZI KAYNAKLARDAN ELDE EDİLEN YILLIK ORTALAMA RADYASYON DOZU 20