Reaktörün kalbinde, ana madde olarak uranyum kullanılır. Nükleer reaktörün çalışma prensibi de adım adım aşağıdaki gibidir:
- Uranyumun parçalanmasından sonra ortaya yüksek miktarlarda enerji çıkmaktadır.
- Uranyum, bu şekilde fisyon (atomun iki veya daha fazla çekirdeğe bölünmesi) tepkimesine girer.
- Fisyon tepkimesi ile oluşan yüksek miktardaki enerji, su buharını yüksek sıcaklıklara kadar ısıtır.
- Nükleer fisyondan gelen ısı, sırayla buhar türbinlerinden geçen bir çalışma sıvısına (su veya gaz) iletilir.
- Bunlar ya bir geminin pervanelerini çalıştırır ya da elektrik jeneratörlerinin şaftlarını döndürür.
- Prensipte nükleer üretilen buhar, endüstriyel proses ısısı veya bölgesel ısıtma için kullanılabilir.
Nükleer Reaktör Çalışma Prensibi Nedir?
Nükleer reaktörler, esas olarak, muazzam miktarda düşük karbonlu elektrik üretmek için suyu ısıtmak için kullanılan büyük su ısıtıcılarıdır. Nükleer reaktörler eskiden atom yığını olarak bilinmektedirler. Nükleer reaktörler farklı boyut ve şekillerde gelirler ve çeşitli farklı yakıtlarla çalıştırılabilirler. Bir nükleer reaktör, bir parçacığın bir atomda ateşlendiği ve daha sonra iki küçük atoma ve bazı ek nötronlara bölündüğü fisyon adı verilen bir süreç olan atomların bölünmesiyle çalıştırılır. Salınan nötronların bazıları daha sonra diğer atomlara çarparak onların da fisyona uğramasına ve daha fazla nötron salmasına neden olur. Buna zincirleme reaksiyon denir.
Zincir reaksiyonunda atomların parçalanması da ısı olarak büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Üretilen ısıyı sirküle eden bir sıvı, tipik olarak su ile reaktörden çıkarılır. Bu ısı daha sonra elektrik üretimi için türbinleri çalıştıran buhar üretmek için kullanılabilir.
Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?
Nükleer reaktörler farklı boyut ve şekillerde gelirler ve çeşitli farklı yakıtlarla çalıştırılabilirler. Bir nükleer reaktör, bir parçacığın bir atomda ateşlendiği ve daha sonra iki küçük atoma ve bazı ek nötronlara bölündüğü fisyon adı verilen bir süreç olan atomların bölünmesiyle çalıştırılır. Farklı tip reaktörler bulunmaktadır. Bunların en yaygın kullanılanları kaynar su ve basınçlı su reaktörüdür.
Nükleer Reaktör İçi Nasıldır?
Nükleer reaktör içi, dört temel elemandan oluşmaktadır. Bunlar yakıt, moderatör, soğutucu, kontrol çubuğudur. Nükleer reaktörlerin içinde bulunan bu elemanların özellikleri ise aşağıdaki gibidir:
- Yakıt bölünebilir malzeme içerir.
- Moderatör nötronların enerjisini azaltır.
- Soğutma sıvısı ısıyı fisyondan (Fisyon, kütle numarası çok büyük bir atom çekirdeğinin parçalanarak kütle numarası küçük iki çekirdeğe dönüşmesi olayıdır.) uzaklaştırır.
- Kontrol çubukları istenen kontrol değerini korumak için fazla nötronları emer.
Nükleer Reaktör Çeşitleri Nelerdir?
Nükleer reaktör çeşitleri 6 tanedir. Hafif su reaktörlerinde, normal su hem yavaşlatıcı hem de soğutucu olarak kullanılır. En yaygın kullanılan nükleer reaktör tiplerine ise Basınçlı Su Reaktörü (PWR) ve Kaynar su reaktörü (BWR) örnek verilebilir. Nükleer reaktör çeşitleri aşağıdaki gibidir:
- Basınçlı Su Reaktörü (Pressiruzed Water Reactor)
- Kaynar Su Reaktörü (Boiling Water Reactor)
- Basınçlı Döteryum Reaktörü (Pressiruzed Heavy Water Reactor)
- Gaz Soğutmalı Reaktör (Gas Cooled Reactor – Advanced Gas Cooled Reactor)
- Kurşun- Sodyum Soğutmalı Reaktör (Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor)
- Florid-toryum Reaktör Çalışması (Molten Salt Reactor Experiment)
Basınçlı Su Reaktörü
Basınçlı su reaktörü (Pressiruzed Water Reactor), reaktördeki suyu ısıtır. Bununla birlikte, bu su, kaynamaması için basınç altında tutulur ve buhar haline gelen ve türbini döndüren başka bir su kaynağına iletilir. Bu reaktör tipi, enerji üretimi için yaklaşık 300 çalıştırılabilir reaktör ve deniz tahriki için kullanılan birkaç yüz reaktör ile en yaygın tiptir. Basınçlı Su Reaktörleri’nin tasarımı bir denizaltı enerji santrali olarak ortaya çıkmıştır. Bu tip reaktörler, hem soğutucu hem de moderatör olarak normal su kullanır. Tasarım, reaktörün çekirdeğinden çok yüksek basınç altında akan bir birincil soğutma devresine ve türbini çalıştırmak için buharın üretildiği ikincil bir devreye sahip olmasıyla ayırt edilir.
Kaynar Su Reaktörü
Kaynar su reaktörü (Boiling Water Reactor), reaktördeki suyu kaynayıp buhara dönüşene kadar ısıtır ve türbini döndürür. Bu tip reaktör, suyun daha düşük basınçta olduğu (atmosferik basıncın yaklaşık 75 katı) yalnızca tek bir devre olması dışında, Basınçlı su reaktörü ile birçok benzerliğe sahiptir, böylece çekirdekte yaklaşık 285 derecede kaynar. Reaktör, çekirdeğin üst kısmındaki suyun % 12-15'i buhar olarak çalışır. Dolayısıyla daha az yumuşatıcı etki ve dolayısıyla verimlilik ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Kaynak su reaktör üniteleri, PWR'lerden (Basınçlı Su Reaktörü) daha kolay bir şekilde yük izleme modunda çalışabilir.
Basınçlı Döteryum Reaktörü
Basınçlı döteryum reaktörü (Pressiruzed Heavy Water Reactor), soğutucu ve nötron moderatörü olarak ağır su (döteryum oksit D2O) kullanan bir nükleer reaktördür. PHWR'ler yakıt olarak sıklıkla doğal uranyum kullanır, ancak bazen çok düşük oranda zenginleştirilmiş uranyum da kullanır. Ağır su soğutucusu, kaynamayı önlemek için basınç altında tutulur ve tam olarak basınçlı su reaktöründe olduğu gibi, buhar kabarcıkları oluşturmadan daha yüksek sıcaklığa (çoğunlukla) ulaşmasını sağlar. Ağır suyun sıradan sudan izole edilmesi çok pahalı olsa da (genellikle ağır suyun aksine hafif su olarak adlandırılır), düşük nötron absorpsiyonu, zenginleştirilmiş yakıt ihtiyacını ortadan kaldırarak reaktörün nötron ekonomisini büyük ölçüde artırır. Ağır suyun yüksek maliyeti, doğal uranyum ve/veya alternatif yakıt çevrimleri kullanmanın düşük maliyeti ile dengelenir. 2001 yılı başı itibariyle, toplam 16.5 GW(e) kapasiteye sahip 31 PHWR faaliyettedir ve bu, sayı olarak kabaca % 7.76'yı ve mevcut çalışan tüm reaktörlerin kapasitesini üretme kapasitesiyle % 4,7'yi temsil etmektedir.
Gaz Soğutmalı Reaktör
Gelişmiş gaz soğutmalı reaktörler (Advanced Gas Cooled Reactor), birincil soğutucu olarak grafit moderatör ve karbondioksit kullanan ikinci nesil İngiliz gaz soğutmalı reaktörlerdir. Yakıt, paslanmaz çelik borularda % 2.5 - 3.5 oranında zenginleştirilmiş uranyum oksit peletleridir. Karbondioksit çekirdekte dolaşır, 650°C'ye ulaşır ve ardından buhar jeneratörü borularını geçerek bunun dışında kalır, ancak yine de beton ve çelik basınçlı kap içindedir (dolayısıyla 'entegre' tasarım). Kontrol çubukları moderatöre nüfuz eder ve ikincil bir kapatma sistemi, soğutucuya nitrojen enjekte edilmesini içerir.
Kurşun-Sodyum Soğutmalı Reaktör
Kurşun-Sodyum Soğutmalı Reaktör (Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor), bölünemeyen uranyum-238'in nükleer güç üretiminde yakıt olarak kullanılabilen bölünebilir plütonyum-239'a dönüştürüldüğü verimliliği artırmak için modifiye edilmiş bir nükleer reaktördür. Reaktör, bir uranyum-238 çekirdeğe çarpmak için "yavaş" nötronlar yerine "hızlı" kullanır ve bu da plütonyum-239 oluşumuna neden olur. İkinci bir modifikasyonda, daha verimli bir soğutucu olarak nötron emici su yerine sıvı metal, genellikle sodyum kullanır. Reaktör çalışırken yeni yakıt ürettiği için damızlık reaktör olarak adlandırılır.
Floridtoryum Reaktör Çalışması
Floridtoryum Reaktör (Molten Salt Reactor Experiment), kaza reaktör soğutucusu ve yakıtının erimiş tuz olan IV. nesil nükleer reaktördür. MSR'ler (Florid-toryum Reaktör) daha yüksek bir termodinamik için su soğutmalı reaktörlere göre daha yüksek analiz edilebilirler. Yüksekte çalışabildikleri için bu uç kaza reaktörlerinin yeryüzündeki kaza reaktörlere göre yetişir. Ayrıca kaza reaktörleri 150 ATM basınçta, floridtoryum reaktörler hava basıncında etkilidirler. Bu çok daha güvenli ve küçük olmalarını sağlar. Floridtoryum reaktörler erimiş tuz reaktörleri olarak da bilinir.
Hangi Nükleer Reaktör Tipi Daha Avantajlıdır?
En verimli nükleer enerji reaktör tipi Kurşun-Sodyum Soğutmalı Reaktörlerdir. Basınçlı su reaktörü (Pressiruzed Water Reactor) ise hem soğutucu hem de yavaşlatıcı özelliğine sahip olup avantajlı olduğundan en yaygın kullanılan reaktör tipidir.
Akkuyu Nükleer Santral Reaktör Tipi Hangisidir?
Akkuyu Nükleer Santral Reaktör tipi VVER olarak bilinen Su-Su Enerji Reaktörü’dür. Akkuyu Nükleer Güç Santrali, Türkiye'nin Mersin ili, Büyükeceli ilçesindeki Akkuyu'da geliştirilmekte olan bir nükleer santraldir. Ülkenin ilk nükleer santralidir. Mayıs 2010'da Rusya ve Türkiye, Rosatom'un bir yan kuruluşu — Akkuyu NGS Elektrik Üretim A.Ş. (APC: Akkuyu Proje Şirketi) — Akkuyu'da dört adet 1.200 MW VVER ünitesinden oluşan bir elektrik santrali inşa edecek, sahiplenecek ve işletecek bir anlaşma imzalamıştır. Anlaşma, Temmuz 2010'da TBMM tarafından onaylanmıştır. 2011 yılında sahada mühendislik ve etüt çalışmaları başlamıştır.
Gabon Nükleer Reaktörünün Farkı Nedir?
Gabon Nükleer Reaktörünün farkı Dünya’nın ilk ve tek doğal nükleer reaktörüdür. Gabon Nükleer Reaktörü 2 milyar yıllık bir reaktördür. Doğal nükleer reaktör (Gabon Nükleer Reaktörü), uranyum açısından zengin bir mineral birikintisi, bir nötron moderatörü olarak işlev gören yeraltı suyuyla dolup taştığında oluşmuştur ve bir nükleer zincir reaksiyonu gerçekleşmiştir. Nükleer fisyondan üretilen ısı, yeraltı suyunun kaynamasına neden olmuş, bu da reaksiyonu yavaşlatmış veya durdurmuştur. Mineral birikintisinin soğutulmasından sonra su geri dönmüştür ve her 3 saatte bir tam döngü tamamlanarak reaksiyon yeniden başlamıştır. Fisyon reaksiyonu döngüleri yüz binlerce yıl devam etmiştir ve giderek azalan bölünebilir materyaller artık bir zincir reaksiyonunu sürdüremez hale geldiğinde sona ermiştir.
Uçak Gemileri Nükleer Reaktör ile Çalışabilir mi?
Uçak gemileri nükleer reaktör ile çalışabilir. Gerald R. Ford sınıfı uçak gemilerinde (Amerika Birleşik Devletleri Donanması'nın yeni nesil ileri düzey uçak gemisi) elektrik ve tahrik enerjisi sağlamak için kullanılır. Uçak gemilerinin nükleer reaktörleri, zenginleştirilmiş uranyumu bölerek ısı üretmek ve suyu buhara dönüştürmek ve buhar türbinlerini çalıştırmak için geminin elektrik ve motor enerjisini sağlar. En fazla nükleer gemiye ve denizaltıya sahip ülkelerden bazıları ABD, Rusya ve Çin’dir.
Nükleer Reaktör Sıcaklığı Nedir?
Nükleer reaktör sıcaklığı, reaktör teknolojisinin önemli bir parçasıdır. Bir nükleer reaktörde ulaşılan sıcaklık 300 santigrat derece aralığındadır. Bu, suyun normal kaynama noktasından 100 derece daha yüksektir. Ancak suyun kaynama noktası her zaman 100 derece değildir. Basınçlı su reaktörlerinde sıcaklık, soğutucu suyunun basınç kabına giriş ve çıkış sıcaklılarının tasarımına göre değişmektedir. Fakat ortalama olarak giriş sıcaklığı yaklaşık 290°C ve çıkış sıcaklığı ise yaklaşık 330°C civarında bulunmaktadır. Kaynar su reaktörleri basınçlı su reaktörü ile birçok benzerliğe sahiptir. Böylece çekirdekte yaklaşık 285 derecede kaynar. Basınçlı döteryum reaktörlerinin sıcaklığı 300°C civarlarındadır. Gaz soğutmalı reaktörlerde ise sıcaklık 650°C'ye ulaşır. Kurşun-sodyum soğutmalı reaktörlerde sıcaklık yaklaşık 200 derecedir. Florid-toryum reaktörlerde ise sıcaklık 600 derece civarlarındadır.
Nükleer Reaktörler Patlayabilir mi?
Nükleer reaktörler patlayamaz. Nükleer reaktörlerde yakıt, kontrolsüz bir zincirleme reaksiyona izin verecek kadar kompakt olmadığı için nükleer bir patlama meydana gelmez. MIT reaktörü (MIT Reaktörü (MITR) deneysel tesistir. Düz, kanatlı, alüminyum kaplı plaka tipi yakıt elemanları kullanan, hafif su soğutmalı ve ılımlı, ağır su yansıtmalı bir nükleer reaktördür.), nötronları diğer bölünebilir atomlara ulaşmadan önce yavaşlatan çok sayıda su ve çekirdek yapısal malzemeye sahiptir. Kontrolsüz bir tepki bile bir patlamaya neden olmayacak kadar yavaş gerçekleşir. Reaktör, sıcaklık arttıkça (yani, negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir) kendi kendine kapanmak isteyecek şekilde tasarlandığından ve ayrıca sistem basınç altında olmadığı için bir termal patlama meydana gelmez. Yakıtın yapısı, reaktör tipi ve tasarımlarından dolayı bu patlama olasılığı fiziksel olarak mümkün değildir. Bir nükleer santralin Hiroşima veya Nagazaki'ye atılan bombalar gibi patlaması mümkün değildir. Nükleer santrallerde yaşanan kazalar, bu alandaki güvenlik çalışmalarını daha da önemli kılmıştır.
En Küçük Nükleer Reaktör Hangisidir?
Dünyanın en küçük ticari nükleer reaktörü EGP-6’dır. RBMK (Yüksek Güçlü Kanal-Tipi Reaktör, Sovyetler Birliği yapımı su soğutmalı ve grafit moderatörlü nükleer enerji reaktörleri serisidir.) tasarımının küçültülmüş bir versiyonudur. Soğutma için su ve nötron moderatörü olarak grafit kullanır. 1974-1977'de işletmeye alınan Bilibino Nükleer Santrali'ni oluşturan inşa edilmiş sadece dört EGP-6 reaktörü bulunmaktadır.
En Büyük Nükleer Reaktör Hangisidir?
Brüt kapasiteye dayalı olarak dünya çapındaki en büyük nükleer reaktör Çin'deki Taishan Nükleer Reaktörü’dür. 31 Aralık 2019 itibariyle 1.750 megavat brüt kapasiteye sahiptir. Ayrıca, önde gelen üç nükleer güç reaktöründen ikisi Fransa'da bulunmaktadır. Civaux ve Chooz, sırasıyla 1.561 ve 1.560 megawatt brüt kapasiteye sahiptir.
Evde Nükleer Reaktör Yapımı Mümkün müdür?
Evde nükleer reaktörün yapımı mümkündür. Nükleer reaktörler, öldürücü derecede voltaj seviyeleri içermektedir. Yüksek voltaj güvenliğine dair bilgi sahibi olunduğundan veya kalifiye bir elektrik danışmanına sahip olunduğundan emin olunması gerekmektedir. Fakat uzmanlar, uzak durulması gerektiğini söylemektedir.
Bill Gates'in Çin ile Ürettiği Nükleer Reaktörün Özellikleri Nedir?
Bilgisayar yazılım şirketi Microsoft’un başkanı ve en büyük hissedarı olan Gates, Çin ile ürettiği nükleer reaktörün çok daha ucuz ve emniyetli olacağını ve çevreye zarar vermeyeceğini dile getirmiştir. Gezgin dalga (travelling-wave) olarak bilinen yeni reaktör çevreci ve insansız ilk reaktördür. Bill Gates, Çinli yetkililerle birlikte Pekin’de yaptığı basın toplantısında, elektrik santrallerinde kullanılacak yeni reaktörün uranyum zenginleştirilmesine gerek göstermeyeceğini de vurgulamıştır. Bu reaktörün en önemli özelliği, reaktör tükenmiş uranyumla çalışacağı için hem silah üretiminde kullanılamayacak hem de canlılar için tehlike oluşturmayacak olmasıdır.
Çernobil Nükleer Reaktörü Neden Patladı?
Çernobil Faciası, 26 Nisan 1986 tarihinde Sovyetler Birliği'ne bağlı Ukrayna Sovyet Sosyalist Cumhuriyeti'nin Pripyat şehri yakınlarındaki Çernobil Nükleer Santrali'nin 4 numaralı reaktöründe gerçekleşen nükleer kazadır. Çernobil Nükleer Reaktörü’nün patlama nedenleri şunlardır:
- Akşam vardiyasındaki personelin gerekli tecrübeye sahip olmaması
- Santral yöneticisinin güvenlik testinde aşırı ısrarcı olması
- Güvenlik testi başlatılıp İlk etapta, nükleer reaktörün gücü azaltılmaya başlatıldıktan sonra bu süreçte reaktörün gücünün tahmin edilenden çok daha hızlı azalması ve reaktör kapanması
- Reaktörün çekirdeğinde nötron zehri olan Ksenon 135 birikmesi
- Güvenlik testini yapabilmesi için santral yöneticisi reaktördeki tüm kontrol çubuklarını dışarı çıkarması (Kontrol çubukları nükleer tepkimeleri kontrol etmeyi sağlar.)
- Nükleer reaktörün maliyetinin düşük olabilmesi için iki çubuğun tek bir çubukta birleştirilmesi
Bir Nükleer Reaktör Kapatılabilir mi?
Nükleer reaktör kapatılabilir. Bir nükleer santrali kapatmak için, reaktörün sürekli olarak kritik olmayan bir duruma (alt kritiklik) getirilmesi ve üretmeye devam eden ısının güvenli bir şekilde boşaltılması gerekir. Bir nükleer reaktörü kapatmak için zincirleme reaksiyonun durdurulması gerekir. İlk etapta bir zincir reaksiyonu elde etmek için, üretilen nötronların yeteri kadarının bozunmayı bekleyen çekirdeğe yeteri kadar ulaşması gerekir.
Toryum ile Nükleer Reaktör Çalıştırılabilir mi?
Toryum ile nükleer reaktör çalıştırılabilir. Toryum doğada uranyumdan daha bol bulunur. Bölünebilir olmaktan ziyade verimlidir ve yalnızca geri dönüştürülmüş plütonyum gibi bölünebilir bir malzeme ile birlikte yakıt olarak kullanılabilir. Toryum yakıtları, çeşitli nükleer reaktörlerde kullanılmak üzere bölünebilir uranyum-233'ü üretebilir. Dünya toryum rezervlerinde ilk sırayı 846 bin tonla Hindistan alır. 744 bin tonla Türkiye ikinci, 606 bin tonla Brezilya üçüncüdür. Devamında ise 521 bin tonla Avustralya yer alır.
En Yaygın Kullanılan Nükleer Reaktör Hangisidir?
Dünya üzerinde en yaygın kullanılan reaktör tipi, zirkonyum alaşımlı kutularda yakıt olarak zenginleştirilmiş (yaklaşık %3,2 U235) uranyum dioksit kullanan Basınçlı Su Reaktörüdür. Yaygın kullanılmasının nedenlerinden birisi hem soğutucu hem de yavaşlatıcı etkisinin olmasıdır. Bu reaktör tipi, enerji üretimi için yaklaşık 300 çalıştırılabilir reaktör ve deniz tahriki için kullanılan birkaç yüz reaktör ile en yaygın tiptir.
Bir Nükleer Reaktör Bir Yılda Ne Kadar Uranyum Tüketir?
Yakıt yüklendikten sonra normalde birkaç yıl boyunca reaktör çekirdeğinde kalır. 1000 MWe'lik bir basınçlı su reaktörü için bir yılda yaklaşık 27 ton uranyum (50.000'den fazla yakıt çubuğuna yerleştirilmiş yaklaşık 18 milyon yakıt paleti) gereklidir.
Nükleer Atıklar ve Nükleer Reaktör İlişkisi Nedir?
Radyoaktif veya nükleer atık, nükleer reaktörlerden, yakıt işleme tesislerinden, hastanelerden ve araştırma tesislerinden kaynaklanan bir yan üründür. Nükleer reaktörlerin ve diğer nükleer tesislerin hizmetten çıkarılması ve sökülmesi sırasında da radyoaktif atık üretilir. Nükleer atık ve nükleer reaktör ilişkisi aşağıdaki gibidir:
- Nükleer reaktörlerden üretilen elektrik, az miktarda atıkla sonuçlanır.
- Uranyum değirmeni artıkları, kullanılmış nükleer reaktör yakıtı ve diğer nükleer atıklar gibi radyoaktif atıkların yaratır.
- Nükleer atıkların, nükleer reaktörlerde yeniden kullanım gibi uygulamada çeşitli yönetim stratejileri vardır.
- Nükleer atıklar, bir reaktörden çıkarıldıktan sonra, kullanılmış yakıt grupları ilk olarak bir depolama havuzunda soğur.
Nükleer Reaktörler ve Nükleer Enerji Mühendisleri İlişkisi Nedir?
Nükleer enerji mühendisleri, çalışma kapsamı olarak nükleer reaktörleri de içine alır. Nükleer reaktörler ve nükleer enerji mühendislerinin ilişkisi aşağıdaki gibidir:
- Nükleer Enerji Mühendisleri bir nükleer reaktörün içinde ve dışında meydana gelen karmaşık fiziksel ve radyasyon taşıma olaylarını analiz eder.
- Nükleer enerji mühendisleri, nükleer reaktör güvenliği ve sistem analiziyle ilgilenir.
- Nükleer reaktör alanında yüksek lisans yapıp daha kapsamlı bilgiye sahip olan mühendisler gelişmiş reaktörlerde ve araştırma reaktörlerinde yakıt verimliliğini kolaylaştırmak için nükleer yakıt analizi yaparlar.