tmmob makina mühendisleri odası

tmmob makina mühendisleri odası YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI SEMPOZYUMU VE SERGİSİ BİLDİRİLER KİTABI Editör: Yrd. Doç. Dr. Şükrü SU MMO Yayın No: E / 2001 / 275 EKİM 2001 - KAYSERİ

tmmob makina mühendisleri odası Sümer Sokak No: 36 / 1 - A Demirtepe, 06440 ANKARA Tel: (0 312) 231 31 59; 2313164; 23180 23; 23180 98 Fax : (0 312) 231 31 65 e-posta : mmo@mmo.org.tr web : http://www.mmo.org.tr MMO Yayın No : E / 2001 / 275 ISBN : 975-395 - 465-4 Bu yapıtın yayın hakkı Makina Mühendisleri Odası'na aittir. Kitabın hiçbir bölümü değiştirilemez. Makina Mühendisleri Odası'mnizni olmadan elektronik, mekanik vb. yollarla kopya edilemez ve çoğaltılamaz. Kaynak gösterilmek suretiyle alıntı yapılabilir. KAPAK TASARIMI DİZGİ BASKI İlhan İNCETÜRKMEN - (0 352) 320 43 53 İNCETÜRKMEN LTD.ŞTİ. - TMMOB MMO KAYSERİ ŞUBESİ NETFORM MATBAACILIK AŞ. - KAYSERİ Makina Mühendisleri Odası

ENERJİ-ÇEVRE AÇISINDAN NÜKLEER SANTRALLER İLE KÖMÜR SANTRALLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Hacı Mehmet ŞAHİN Gazi Üniversitesi, Teknik Eğt.Fakültesi, Makine Eğt.Bölümü 06500 Beşevler-Ankara E-mail: hmsahin@tef.gazi.edu.tr ÖZET Kömür santralleri kükürt, azot oksitleri ve sera etkisine sebep olan çeşitli gazlar açığa çıkarırlar. Kömürün hava kirliliği, asit yağmurları ve küresel ısınma gibi etkilerinden dolayı kötü yakıt olduğu uzun zamandır biliniyordu. Çok az bilineli kömürün tehlikeli bir radyon kaynağı olmasıdır. Kömür santralleri nükleer santrallere göre daha fazla radyasyon yayarlar. Çevre Koruma Ajansı (EPA)' nın çeşitli kömür kaynaklarından alınmış 500 örnek üzerinde yaptığı analize göre, ortalama olarak milyonda 1.3 uranyum ve milyonda 3.2 toryum miktarı tespit edilmiştir. Aynı miktarda 1000 MW elektrik üreten bir kömür santrali ile bir nükleer santral karşılaştırıldığında, kömür santrali kişi başına 490 rem/yıl ve nükleer santral ise 4.8 rem/yıl radyasyon yayar. Bu da aynı elektriği üreten kömür santralinin nükleer santrale göre 100 misli daha fazla radyasyon kirliliği demektir. ABSTRACT Coal-fired power plants release various greenhouse gases and oxides of sulfur and nitrojen. Coal has long been regarded as a dirty fuel that contributes to air pollution, acid rain and global warming. Less well known are its radiation hazards. Coal-fired power plants release more radioactivity than a nuclear power plant. Environmental Protection Agency (EPA) analysis of 5000 samples of coal from varied sources, average values of uranium and thorium content have been determined to be 1.3 part per million (ppm) and 3.2 ppm, respectively. For comparison, population exposure from operation of 1000 MW e ı nuclear and coal fired power plants amounts to 490 person-rem /year for coal plants and 4.8 person-rem/year for nuclear plants. The population effective dose equivalent from coal plants is 100 times that from nuclear plants. GİRİŞ Kömür birçok ülkede olduğu gibi ülkemizde de başlıca enerji kaynaklarımızdandır. Kömürün yakılması ile insan sağlığını yakından etkileyen CO 2 'den dolayı hava kirliliği, SQ> ve NO 2 gibi asit yağmurları ve küresel ısınmaya etki eden gazlar çevreyi büyük ölçüde kirletilirler. Kömürün bu etkilerinden dolayı kötü yakıt olduğu artık biliniyorsa da ancak çok az bilineli kömürün tehlikeli bir radyoaktif madde olduğudur ve kömür en büyük radyasyon kaynağıdır. Kömür içerisindeki ortalama uranyum miktarı milyonda 1.3, toryum miktarı da milyonda 3.2 kadardır [1]. ABD'de yayınlanan bilgilere göre, kömür santrallerinin kül ve duman halinde çevreye saldıkları artıklar içinde bulunan uranyum ve toryumun sebep olduğu çevre kirliliği, aynı enerjiyi üreten nükleer santrallerin sebep olduğu toplam radyasyon kirliliğinin 100 misli civarında olduğu hesaplanmıştır [2]. Yine bir başka yayında, kömür santrallerinin yakınında yaşayan Amerikalılar, nükleer santrallerin yakınında yaşayanlara göre daha fazla radyasyon dozu altında yaşarlar denilmektedir [3]. Çünkü kömür bünyesinde çok miktarda radyoaktif madde bulunur ve kömür santrallerinde radyasyon denetimi yapılmaz. Çevre Koruma Ajansı (EPA)' nın tespitlerine göre 1982 yılında kömür santralleri ABD'de 616 milyon ton kömür yakmışlardır. Kömür içerisindeki ortalama uranyum miktarı milyonda 1.3, toryum miktarı da milyonda 3.2 kadardır [1]. Buna göre ABD'de kömür Makina Mühendisleri Odası 287

santralleri 1982 yılında 801 ton çevreye uranyum ve 1971 tonda toryum salmışlardır [2]. Bu miktarın yaklaşık %1 kadarı duman ile atmosfere karışır, geriye kalan %99'u da külde kalır. Aslında bu radyoaktif maddenin, kurallara uygun olarak saklanması gerekir ve yer altı suları ve çevreye karışması önlenmelidir. Kömür santrallerinde bu duruma dikkat edilmediği için, kömür santralleri çevreyi sadece kimyasal değil, aynı zaman da radyoaktif olarak ta kirletirler. Yine aynı kaynağa göre 1982 yılında kömür santralleri dünya genelinde 2.8 milyar ton kadar kömür yakarak çevreye 3640 ton uranyum ve 8960 ton toryum salmışlardır [1]. Çernobil kazası esnasında, santral içerisinde yaklaşık 30 ton civarında nükleer yakıt bulunduğu, bununda %5-10 kadarı çevreye yayıldığı düşünülürse 1982 yılında dünyada kömür santralleri çevreye 100'den fazla Çernobil reaktörü içindeki yakıt kadar uranyum ve bunun 2.5 misli kadarda toryum salıverdikleri anlaşılır [2]. Kömür santrallerinin 1937 yılından günümüze kadar çevreye yaydıkları radyoaktif maddeler ile 2060 yılına kadar yayacağı miktarlar ABD'deki çevre koruma ajansı tarafından yayınlanmıştır. Bu miktarlar 2000'li yıllarda korkunç boyutlara ulaşacaktır. Gözden kaçan diğer bir husus da, kömür santrallerinin çevreye yaydıkları uranyum ve toryum miktarı, kömür içerisinden temizlenip ayrılabildikleri takdirde, bunların nükleer santraller vasıtası ile elde edilecek elektrik, bu radyoaktif maddeleri çevreye salan kömür santrallerin ürettiği elektriğin 1.5 katı kadar olacağıdır [2]. KÖMÜRÜN YAKILMASI İLE AÇIĞA ÇIKAN RADYOAKTİVİTE Çevre Koruma Ajansı (EPA)' nm analizleri ile her bir 1000 MW elektrik üreten kömür santrallerinde 5.2 ton' dan fazla uranyum, 12.8 ton' dan fazla toryum ve yaklaşık 033 ton radyoaktif Potasyum (K-40) açığa çıktığı tespit edilmiştir [2]. Yakılan kömürden bu maddelerin tümü kül ve toz ile beraber çevreye oradan da rüzgar ve yer altı suları ile yediğimiz besinlere karışırlar. Endüstrileşmenin getirdiği ve gelişmiş ülkelerde yıllık bir milyar ton kömür yakılmakta, yakılan kömür içerisindeki radyoaktif maddeler atmosfere atılmaktadır. Her bir ton yakılan kömür için atmosfere bırakılan radyoaktiflik 4.27 mikrocuries (uci)' dır [4]. 2000 yılında dünya genelinde 4.5 milyar ton kömür çıkarılmış ve tamamının yakıldığını düşünürsek 2000 yılında atmosferde 19.2 milyon Ci uzun ömürlü radyoizotoplar atılmıştır. 100 yıldır kömür yakılmakta ve atmosfere bırakılan radyoaktife miktarı milyar Ci' den fazladır. Pu doğal kaynaklarda yoktur, çevremizdeki Pu nükleer reaksiyonlarla U' dan elde edilir ve çevredeki Pu' un yanlanma ömrü 24400 yıldır. Kömür analizlerinde U ve Th miktarlarına rastlanır. Örneğin Çevre Koruma Ajansı (EPA) çeşitli bölgelerden alınmış 500 örnek kömürde yaptığı analizlerde milyonda 1.3 U, milyonda 3.2 Th olduğunu saptamıştır [1]. Yine bir başka kaynak, Uluslararası Atom Enerji Ajansı (IAEA) verilerinde milyonda 2.08 U, milyonda 4.58 Th olduğu verilmektedir [5]. Science Nevs raporuna göre 1982 yılında ABD' da 616 milyon ton kömür yakılmış ve 801 ton U, 1971 milyon ton da Th çevreye bırakılmıştır [2]. Aynı yıl ABD'de 111 nükleer santral çalışmakta bu santraller sadece toplam 540 ton nükleer yakıt yakmışlar bu da kömür santrallerinden çevreye atılan nükleer atıkların (U ve Th) 50' de F i kadardır. ABD'de lisans oteritesi (US-NRC) kriterlerine göre bir nükleer santralin bacasından bırakılan gazlarla çevreye kişi başına 0.05 msv/yıl, kondensör soğutma suyu ile sulara bırakılacak radyasyon ise 0.03 msv/yıl'dan fazla olmamalıdır. Aksi halde santral lisans alamaz. 1000 MW elektrik üreten bir kömür santrali ile bir nükleer santral karşılaştırıldığında, kömür santrali kişi başına 490 rem/yıl ve nükleer santral ise 4.8 rem/yıl radyasyon yayar [6,7,8]. Makina Mühendisleri Odası 288

Bu da aynı elektriği üreten kömür santralinin nükleer santrale göre 100 misli daha fazla radyasyon kirliliği demektir. TÜRKİYE'DEKİ DURUMUN DEĞERLENDİRİLMESİ Türkiye'de kömür santrallerinde yakılan kömür çeşitleri ve miktarı ile kömür rezervleri ele alındığında, kömür içerisinde dikkatlerden kaçan bu nükleer maddelerin oluşturduğu kirlenmenin ülkemiz için ne kadar önemli olduğu da anlaşılmaktadır. Çizelge 1: Ülkemizdeki Linyit ile Çalışan Termik Santraller ve Kurulu Güçleri [9] Santral Afşin-Elbistan-A Çayırhan 1-2 Çayırhan 3-4 Kemerköy Kangal Orhaneli Seyitömer Soma-A Soma-B Tunçbilek-A Tunçbilek-B Yatağan Yeniköy TOPLAM Kurulu Güç (MW) 4x340 = 1360 2x150 = 300 2x160 = 320 3x210 = 630 2x150 = 300 1x210 = 210 4x150 = 600 2x22 = 44 6x165=990 2x32+650=129 2x150 = 300 3x210 = 630 2x210 = 420 6233 Isıl Değer (kcal/kg) 900-1100 2800-3100 2800-3100 1200 1400-2500 2500-4600 2200-4900 2200-4900 Bu santrallerde toplam linyit tüketimi 1995 yılında 45 milyon ton iken 2000 yılında 64 milyon ton olmuş ve ülkemizin artan elektrik ihtiyacını karşılamak için yeni santraller ile bu rakamların önümüzdeki yıllarda katlanacağı açıktır. Çevre Koruma Ajansı (EPA)' mn tespitlerine göre kömür içerisindeki ortalama uranyum miktarı milyonda 1.3, toryum miktarı da milyonda 3.2 kadar olduğu bilnmekte bu rakamları kullanarak bir hesaplama yapar isek karşımıza şöyle bir sonuç çıkar. Türkiye genelinde elektrik üreten termik santrallerde toplam 64 milyon ton linyit kömürü yakılmaktadır ve 83.2 ton uranyum, 204.8 ton toryumun çevreye yayıldığı anlaşılmaktadır. Örneğin şu an 1360 M W kurulu güce sahip Afşin-Elbistan termik santrallerinde tam kapasite ile çalıştığında yılda 18 milyon ton çok düşük kaliteli linyit kömürü yakılır. Yine bu verileri kullanarak hesap yapılırsa Afşin- Elbistan termik santrallerinde yılda 23.4 ton uranyum ve 57.6 ton toryum çevreye salıverilmiştir. Taş kömürü kullanan, 300 M W kurulu güce sahip olan Zonguldak, Çatalağzı termik santrallerinin yıllık yakıt ihtiyacı da 1.5 milyon tondur [10]. Bu santralin yıllık 1.95 ton uranyum ve 4.8 ton toryum çevreye salıverilmiş olduğu anlaşılır. Afşin-Elbistan linyit santralinin nükleer atıkların yanında, devreye girdiği 1984 yılından-1994 yılı arasında 10 yıl içerisinde toplam 30.6 milyon ton toz, 37.8 milyon ton kül, 114.9 milyon ton CO 2, 5.3 milyon ton SO2 ve 0.18 milyon ton NO 2 katı ve gaz atı klan çevreye salmıştır [11]. Bu santralin yerine aynı güçte (1360 MW) bir nükleer santral kurulması halinde yukarda belirttiğimiz katı ve gaz atıkları önleyeceği açıktır. SONUÇ Türkiye Enerji Konseyi verilerine göre Türkiye genel enerji üretimindeki kömürün payı % 45.4 ve elektrik üretimindeki payı % 32 (1996), % 25 (1998) olarak gerçekleşmiştir ve aynı yıllarda doğalgaz kullanım payı % 14.5'den % 26'ya çıkmıştır. Dünya kömür üretimi 1980'e göre % 40 artarak günümüzde 4.5 milyar ton'a ulaşmıştır. Türkiye'de bilinen kömür rezervi 10 milyar ton üretilen yaklaşık 70 milyon ton civarındadır. Dünya ülkelerinde kömürden elektrik üretim paylan; Polonya % 96, Güney Afrika % 88, Avustralya % 86, Çin % 81, Hindistan % 75, Yunanistan % 70, ABD % 56, Almanya % 51 ve Türkiye % 25'dir [12]. Görülüyor ki dünya genelinde kömür kullanımı oldukça fazladır, bu durumda kömür kullanımında, başta CO2, SO 2, NO X, toz ve duman emisyonları kontrol altına alınmalı ve yakma teknolojilerinin geliştirilmesi ve kullanımına özen gösterilmeli, tam yanma sağlanmalı ve atık ısılar değerlendirilmelidir. Diğer taraftan başta ABD olmak üzere genelde tüm gelişmiş ülkelere baktığmıızda nükleer ile elektrik üretim paylan, Fransa % 75.8 (59 nükleer santral toplam üretim 63203 MW), İsveç % 45.8 (12 nükleer santral toplam üretim 10075 MW), İsviçre % 41.1 (5 nükleer santral Makina Mühendisleri Odası 289

toplam üretim 3170 MW), Japonya % 35.9 (57 nükleer santral toplam üretim 48081 MW), Almanya % 28.3 (20 nükleer santral toplam üretim 22326 MW) ve ABD % 18.7 (107 nükleer santral toplam üretim 101633 MW) olarak görülmektedir. Gelişmiş ülkelerde olduğu gibi, ileri teknoloji ürünü olan nükleer santrallerle elektrik üretimine geçilmelidir. Türkiye'nin elektrik üretiminde başta nükleer enerji olmak üzere, alternatif enerji kaynaklan olan hidrolik ve temiz enerji kaynaklarının payı artırılmalıdır. Nükleer santrallerin kömür santrallerine göre daha temiz enerji kaynağı olduğu ve insanlar nükleer santraller konusunda bilgilendirilmelidir. Ayrıca Türkiye'nin nükleer enerjiye sahip olması, sanayimize önemli ilerlemeler getirecek ve ülkemize ileri teknoloji transferi getirecektir. REFERANSLAR 1. Türkiye 6. Enerji Kongresi, Enerji İstatistikleri, Yİ-22 Ekim, 1994. 2. US Environmental Protection Agency, "Background Information Document (Integrated Risk Assessment); Final Rule for Radionuclides" EPA 520/1-84-002-2, Vol. II, EPA, Washington, D. C. 1978. International Atomic Energy Agency, IAEA, Viennna, 1978. 7. "Exposure of the Population in the United States and Canada from Natural Background Radiation", National Council on Radiation Protection, Reports, No. 94 pp. 90-128, 1987 8. "Public Radiation Exposure o from Nuclear Power Generation in the U. S. ", National Council on Radiation Protection, Reports, No. 92 pp. 72-112, 1987 9. "Radiation Exposure of the U. S. Population from Consumer Products and Miscellaneous Sources", National Council on Radiation Protection, Reports, No. 95 pp. 32-36 and 62-64, 1987 10. Dünya Enerji Konseyi, Türk Milli Komitesi, Türkiye 8. Enerji Kongresi Raporu 11. Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, TEAK, Teknoloji Dairesi, Ankara, 1998. 12. Report of World Coal Institute 1998. 3. Gabbard, W.A.:"Coul Cumbustion: Nuclear Resource or Danger?", Oak Ridge National Laboratory REVIEV, OENL Rev., Vol. 26, No. 3-4, pp 24-32, 1993. 4. McBride, J. P., Moore, R. E., Witherspoon, J. P. and Blanco, R. E.: "Radiological Impact of Airborne Effluents of Coal and Nuclear Plant" Science Magazine, December 8, 1978. 5. Corbett, J., O.: 'The Radiation Dose From Coal Burning: A Revievv of Pathways and Data", Radiation Protection Dosimetry, Vol 4 (1), pp 5-19, 1983. 6. Lyon, W. S., et al.: "Nuclear Activation Techniques in the Life Science", Makina Mühendisleri Odası 290