Nükleer Enerji Nedir? Nükleer Enerji Kullanım Alanları Nelerdir?
Uranyumdan elektrik üretilebilir: nükleer enerji. Bu, fosil yakıtlardan enerji üretiminden 10 ila 100 kat daha az net CO2 açığa çıkarır. Bu rüzgar, su ve güneşten elektrik üretimi ile hemen hemen aynıdır. Ancak nükleer enerji hakkındaki görüşler büyük ölçüde farklıdır.
Taraftarlar nükleer enerjiyi güvenli, sürdürülebilir ve iklim değişikliğiyle mücadele için gerekli görüyorlar . Rakipler, teknolojinin gerekli olmadığını ve temelde güvensiz olduğunu düşünüyor: radyoaktif atık ve Japonya'daki depremden sonra Fukushima'da olduğu gibi ciddi kaza riski nedeniyle.
Kısaca nükleer enerji
Nükleer santralde elektrik üretildiğinde çok az çevresel etki yaratılır. Fosil yakıtlar, bir nükleer enerji santralinin inşası sırasında ve hammaddenin (uranyum) çıkarılması ve taşınması sırasında kullanılır . Örneğin, nükleer enerji hala düşük CO2 emisyonları üretiyor.
Nükleer enerjiyle ilgili önemli bir çekişme noktası, nükleer santralden çıkan radyoaktif atığa ne olduğudur. Radyoaktif atık, bir çevre ve sağlık riskidir. Bu atıklardan gelen radyasyon canlılar için çok tehlikelidir, bu nedenle güvenli ve uzun süreli depolama gereklidir. Bunun için (henüz) kesin bir çözüm yok.
Mevcut nükleer santrallerde elektrik üretimi ucuzdur, ancak yeni bir nükleer santralin inşası milyarlarca avroya mal olur. Elektrik santrallerinin hizmetten çıkarılması da çok pahalıdır. Üstelik depolama maliyetlerinin büyük bir kısmı bizden sonraki nesiller tarafından ödenmek zorunda.
Nükleer enerjinin avantajları ve dezavantajları
Faydaları
- Nükleer enerji üretimi sırasında neredeyse hiç CO2 ve diğer sera gazları salınmaz.
- Uranyum, hammadde olarak nispeten ucuzdur.
- Nükleer enerji için, politik olarak istikrarsız bölgelere petrol ve gaz kullanımına göre daha az bağımlıyız. Uranyum dünyanın her yerinde kayalarda, toprakta ve deniz suyunda bulunur.
Eksileri
- Nükleer enerjinin en büyük dezavantajı, bir santralden çıkan radyoaktif atıktır, ancak uranyum madenciliğinden kaynaklanan atıklar ve bir nükleer santralin kapatılmasından sonraki yıkım atıkları da radyoaktiftir. Radyoaktif radyasyon, büyük bir sağlık riskidir. Son derece aktif radyoaktif atık on binlerce yıldır radyasyon yaymaya devam ediyor ve bizden sonraki binlerce nesil için risk oluşturuyor. Şu anda bunun için iyi bir tanımlayıcı depolama yok.
- Ciddi bir kaza şansı azdır, ancak olası sonuçları büyüktür. Bu, temel olarak artan radyasyon seviyelerine bağlı uzun vadeli yan etkilerle ilgilidir.
- Bir nükleer enerji santralinin inşası, yıkım (hizmetten çıkarma) gibi çok pahalıdır (milyarlarca Euro).
- Nükleer enerji santralleri ve nükleer atıkları işleyen fabrikalar, yanlış kullanım riski oluşturmaktadır. Nükleer silah üretimine uygun hale getirilebilirler.
Nükleer Enerji nedir?
Nükleer enerji, uranyum cevherinin atom çekirdeklerini bölerek açığa çıkan enerjidir. Uranyum, ağır, kararsız bir atom çekirdeğine sahiptir ve nükleer fisyon sonrasında kendisini iki veya daha fazla hafif çekirdeğe böler. Fisyon sırasında, büyük miktarda enerji açığa çıkar ve bu da diğer uranyum atomlarının tekrar fisyona girmesini tetikler. Buna zincirleme reaksiyon denir. Bir nükleer reaktörde, bir nükleer santral bu zincirleme reaksiyonu kontrol altında tutar.
Bir nükleer enerji santralinde, on binlerce sözde uranyum oksit yakıt çubuğu suyla dolu bir reaktör banyosunda yatıyor. Nükleer fisyon, su geçerken çubuklarda meydana gelir. Nükleer fisyon sırasında açığa çıkan enerji ısıdır. Su bu ısıyı emer, yüzlerce santigrat dereceye ulaşır ve sonra buhara dönüşür. Bu buhar, elektrik üreten türbinleri çalıştırır.
Bir kilogram uranyum (U235) neredeyse 23 milyon kWh elektrik üretir: bir yıl boyunca yaklaşık yedi bin haneye elektrik sağlamak için yeterlidir. Uranyumda bulunan enerjinin yaklaşık yüzde 30'u elektriğe dönüştürülür (verimlilik).
Uranyum stoğu
Uranyum yenilenebilir değil, bu yüzden gitti = gitti, ancak stok büyük. Ucuz çıkarılmış uranyum arzı, şu anda dünya çapında kullanılanla yaklaşık 100 yıl boyunca her yıl aynı miktarda elektriği (en son nesil nükleer reaktörlerle) üretmek için yeterlidir.
Uranyuma ulaşmanın daha zor olduğunu da hesaba katarsak ve çok daha verimli elektrik santralleri varsayarsak, uranyum stoğu 100.000 yıl için yeterli olacaktır. Ek olarak, Toryum gibi başka radyoaktif elementler de kullanılabilir.
Radyoaktivite ve sağlık
Bir canlı radyoaktif radyasyon alırsa, ciddi sağlık sorunlarına neden olabilir. Radyoaktivite, rahimde radyasyona maruz kalan bebeklerde lösemi (kan kanseri), kalıtsal bozukluklar ve anormallik riskini artırır. Yüksek seviyeli atıklar on binlerce yıldır radyasyon yaymaya devam ediyor ve bizden sonraki binlerce nesil için bir sorumluluk ve risk oluşturuyor.
Radyoaktif atıkları nerede bırakıyoruz?
Yüksek aktif atık: koruyun ve depolayın
Nükleer santralde elektrik üretildiğinde radyoaktif atık üretilir. Son derece aktif atık, kelimenin tam anlamıyla yaşamı tehdit eder. Radyasyonun yayılmasını önlemek için 100.000 yıl boyunca iyi korunmalıdır. İki çeşit vardır: ısı üreten ve ısı üretmeyen yüksek aktif atık. Isı üretmeyen yüksek seviyeli atıklar preslenerek betona dökülür.
Isı üreten yüksek seviyeli atık, nükleer yakıt uranyumunun artık ürünüdür. Bunun yaklaşık yüzde 96'sı hammadde olarak yeniden kullanılabilir ve 'geri dönüştürülür'. Buna yeniden işleme denir. Yeniden işleme tesisi, işe yaramaz kalıntıları bir tür sabit cam kalıbı ile karıştırır. Daha sonra özel kaplara dökülür. Buna cam denir. Vitrifiye atık geçici olarak Vlissingen'deki (HABOG) bir depolama binasında depolanır. Güvenli son depolama henüz bulunamadı.
Borssele'dekine benzer büyüklükte bir nükleer santral, bu atığın her yıl 1 metreküpünü veriyor.
Düşük ve orta seviye atık: yer üstünde depolayın
Hastanelerden, (nükleer) laboratuvarlardan, nükleer enerji üretiminden ve petrol ve gaz endüstrisinden kaynaklanan düşük ve orta düzey atıklar çok az radyoaktivite içerir. Sağlığa da zararlıdır. Yer üstünde depolanır ve 100 yıl sonra radyoaktivitesini kaybetmiştir.
Güvenlik: sızıntı veya patlama
Radyoaktif madde sızıntısını önlemek için nükleer santraldeki nükleer reaktör çelik bir kasaya sahiptir. Bu, nükleer reaksiyonun en şiddetli raydan çıkması durumunda nükleer reaktörde ortaya çıkabilecek basınca dayanabilir. Çelik kabuğun etrafındaki beton bir kubbe, nükleer santrali düşen bir uçak gibi dış felaketlere karşı korur.
Nükleer reaktörler, soğutma arızası gibi ciddi bir felaket durumunda nükleer reaksiyonun otomatik olarak duracağı şekilde tasarlanmıştır. Ancak böyle bir felaketten sonra, halihazırda üretilen fisyon ürünleri ısı üretmeye devam ettiğinden, reaktörde hala çok fazla ekstra ısı üretiliyor.
Erime: Çernobil ve Fukuşima
En korkunç senaryo, sözde tam erime veya tamamen erimedir. Bu risk, soğutma suyu hasarlı reaktöre birkaç gün veya hafta içinde püskürtülmezse ortaya çıkar. Böyle bir erime 1986'da Çernobil kazasında ve 11 Mart 2011'de Fukushima'da (Japonya) deniz depremi ve tsunaminin bir sonucu olarak meydana geldi. Çernobil ve Fukuşima'daki nükleer santraller aynı zamanda, sözde ikinci nesil nükleer santraller olarak inşa edildi. En modern tasarımlarla artık dışarıdan soğutmaya gerek yok.
Nükleer enerjinin geleceği
Dördüncü nesil elektrik santralleri
Bugünün nükleer santralleri 'üçüncü nesil' santrallere aittir. Araştırma dünya çapında bir 'dördüncü nesil' olarak yürütülüyor. Bunu yaparken, esasen yeni konseptler reaktör güvenliğini artıracak ve radyoaktif atığın miktarını ve ömrünü azaltacaktır. Örneğin, radyoaktif atığın sözde dönüşümü, uzun ömürlü radyoaktif malzemeyi kısa ömürlü malzemeye dönüştürecektir. Bu tekniğin geliştirilmesi muhtemelen birkaç on yıl sürecektir.
Nükleer füzyon
Nükleer fisyona ek olarak, gelecekte atomların çekirdeğini değiştirerek potansiyel olarak enerji üretebilecek başka bir teknik var: nükleer füzyon. Güneşteki kimyasal reaksiyonlar, nükleer füzyonun en iyi bilinen örneğidir. Nükleer füzyon sırasında, iki maddenin (döteryum ve trityum) çekirdekleri birbirine kaynaşır. Bu helyum (başka bir madde), bir nükleer parçacık (nötron) ve çok fazla enerji yaratır. Hammadde döteryum yaygın olarak bulunur. Fabrikada trityum yapılır.
Bir enerji kaynağı, yalnızca reaksiyonu başlatmak için koymanız gerekenden daha fazla enerji salındığında yararlıdır. Bu henüz nükleer füzyon için geçerli değil. Güney Fransa'da deneysel bir nükleer füzyon reaktörü (ITER) inşa ediliyor, ne zaman hazır olacağı henüz bilinmiyor. Daha sonra araştırma, bir nükleer füzyon reaktörünün kendisine konulandan daha fazla güç üretip üretmediğini göstermelidir. ITER'deki deneyimlere dayanarak, yaklaşık otuz yıl içinde başka bir gösteri tesisi inşa edilebilir.