Nükleer Nedir Nükleer Ne Demek - Bu makaledeki notlar: nükleer enerji nedir nükleer nedir nükleer..
Nükleer Enerji Nedir?
NÜKLEER ENERJİ NEDİR?
Ağır radyoaktif (Uranyum gibi) atomların bir nötronun çarpması ile daha küçük atomlara bölünmesi (fisyon – parçalanma – bölünme – bozunma) veya hafif radyoaktif atomların birleşerek daha ağır atomları oluşturması (füzyon – birleşme – bir araya gelme) sonucu çok büyük bir miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerjiye nükleer enerji denir. Nükleer reaktörlerde fisyon reaksiyonu ile edilen enerji elektriğe çevrilir. Güneşteki reaksiyonlar ise füzyon reaksiyonudur. Bu reaksiyonun yarattığı sıcaklık fisyon reaksiyonundakinden çok daha fazladır (birkaç milyon derece santigrad). Bu yüzden bu sıcaklığı kontrol edebilecek bir füzyon reaktörü henüz kurulamamıştır.
Atom, Fisyon, Füzyon, Zincirleme Tepkime (Reaksiyon) Nedir?
Atom
Bir elementin kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük parçasına atom denir. Evrende bilinen bütün maddeler pozitif yüklü bir çekirdek ve etrafında dönen negatif yüklü elektronlardan oluşan yaklaşık 100 farklı atomdan meydana gelmektedirler. Atomun çekirdeği ise nükleon olarak adlandırılan ve elektronlara göre yaklaşık 2000 kat daha ağır olan, artı yüklü proton ve yüksüz nötronlardan oluşmaktadır. Dolayısıyla bu üç parçacık, etrafımızdaki sonsuz çeşitlilikteki maddenin temel yapı taşlarıdır. Şu andaki bilgilerimize göre elektronlar, kendilerini oluşturan alt parçacıklar olmadığından temel parçacık olarak kabul edilirler. Nükleonlar ise, elektronun “-1” yüklü olduğu varsayıldığında, “+2/3” veya “-1/3” elektrik yükünde olan quark adı verilen üç alt parçacıktan oluşmuşlardır.
Molekül
Doğada atomlar genellikle daha kararlı enerji seviyelerinde bulunmak amacıyla yörüngelerinde bulunan elektronları başka atomlarla paylaşırlar. Atomların bir araya gelmesi ile moleküller oluşur. Bir elementte aynı cins atomlar tek olarak veya moleküller halinde bir aradadır.
Kimyasal Tepkime: İki veya daha fazla sayıda madde bir araya geldiğinde, moleküllerdeki atomların aralarında yeniden düzenlenmesine kimyasal tepkime denir. Bu sırada elektronların paylaşılması da değişir. Kimyasal tepkimelerin bir özelliği, ilgili atomların çekirdeklerinde bulunan parçacık sayısının tepkime sırasında değişmemesidir.
Çekirdek Tepkimesi: Kimyasal reaksiyonların aksine atomların çekirdeklerinde bulunan parçacıkların kendi aralarında veya dışarıdan gelen bir etki sonucunda değişimleri sonucunda çekirdek tepkimeleri oluşur. Çekirdek tepkimesi sonucunda eğer proton sayısı değişiyor ise farklı bir elemente ait bir atom oluşmuş olur.
Fisyon (Çekirdek Parçalanması) :
Fisyon bir nötronun, uranyum gibi ağır bir element atomunun çekirdeğine çarparak yutulması, bunun sonucunda bu atomun kararsız hale gelerek daha küçük iki veya daha fazla farklı çekirdeğe bölünmesi reaksiyonudur. Dolayısıyla Fisyon, bir çekirdek tepkimesidir. Parçalanma sonucunda ortaya çıkan atomlara fisyon ürünleri denir. Bunların bazıları radyoaktiftir. Bir nötron yutulması ile başlayan fisyon tepkimesi sonucunda, büyük miktarda enerji ile birlikte, birden fazla nötron ortaya çıkar. Çekirdek tepkimeleri sonucunda açığa çıkan enerji, kimyasal tepkimelere göre yaklaşık bir milyon kat düzeyinde daha fazladır.
Zincirleme Reaksiyon:
Fisyon sonucunda ortaya çıkan nötronların, ortamda bulunan diğer fisyon yapabilen atom çekirdekleri tarafından yutularak, onları da aynı reaksiyona sokması ve bunun ardışık olarak tekrarlanmasıdır. Kontrolsüz bir zincirleme reaksiyon, anlık bir süre içinde çok büyük bir enerjinin ortaya çıkmasına neden olur. Atom bombasının patlaması bu şekildedir. Nükleer santrallerde ise zincirleme reaksiyon kontrollü bir şekilde yapılır. Bu kontrolün kaybedilerek nükleer yakıtın bir bomba haline dönüşmesi fiziksel olarak olanaksızdır.
Füzyon (Çekirdek Birleşmesi)
Hafif radyoaktif atom çekirdeklerinin birleşerek daha ağır atom çekirdeklerini meydana getirmesi olayıdır. Füzyon tepkimesinde ortaya çıkan sıcaklık çok daha büyüktür. Güneşteki tepkimeler bu gruba girer.
Bir füzyon reaksiyonundan öngörülen enerjinin elde edilmesi için;
- reaksiyon düşük sıcaklıkta oluşmalı
- yüksek enerji açığa çıkmalı
- büyük bir tesir kesitine sahip olmalıdır
- tepkimeye girecek olan maddeler kolayca bulunabilmelidir
- plazmanın yeniden ısıtılması için yüklü parçacıklar elde edilmeli
- farklı etkileşmeleri önlemek için enerjisi yüksek olan nötronlar açığa çıkmamalıdır
Zincirleme Reaksiyon
İLK NÜKLEER TEPKİMEYİ KİM BULDU?
Einstein, 1905 yılında E=mc2 formülü ile fisyon sonucu açığa çıkabilecek enerji konusunda öngörüde bulunmuştu. Daha sonra 1930 yılında bu öngörü deneysel olarak Otto Hahn, Lise Meitner ve diğerleri tarafından doğrulandı. Dünyadaki insan yapısı ilk nükleer reaktör 1942 yılında Enrico Fermi’nin yürüttüğü bir proje sonucunda Amerika Birleşik Devletleri’ nin Chicago, Illinois kentinde kuruldu.
Ancak, dünyadaki ilk nükleer reaktörün ortaya çıkışı milyonlarca yıl öncesine dayanmaktadır. Afrika’da Oklo, Gabon’daki bir uranyum madeninde, yeraltı sularının da maden içinde bulunması nedeniyle doğal bir nükleer reaktör oluştuğu ve binlerce yıl ısı ürettiği son yıllarda ortaya çıkarılmıştır.
Her iki reaktör de fisyonu kullanarak ısı üretmiş fakat hiçbiri elektrik üretmemiştir.
Elektrik üreten ilk ticari nükleer güç santralı Shippingport, Pennsylvania’da (ABD) kurulmuş ve 1957’de işletmeye girmiştir. Fisyon kullanılarak üretilen ilk elektrik ise, Aralık 1951’de Arco, Idaho’daki Deneysel Üretken Reaktöründe elde edilmiştir.
NÜKLEER ENERJİNİN DÜNYADAKİ DURUMU NEDİR?
İşletmede olan santrallerin sayısı: 443 adet
İşletmede olan santrallerin net gücü: 369,552 MW(e)
Üretilen enerji: 2544 TW saat
Nükleer enerjinin toplam enerjiye oranı: %16
İnşa halindeki santrallerin sayısı: 35 adet
İnşa halindeki santralerin net gücü: 27.743 MW(e),
İşletme deneyimi:10586 reaktör-yıl
Bazı Ülkelerin Elektrik Üretiminde Nükleer Enerjinin Payı
Fransa: %77, Belçika: %58, Slovak Cumhuriyeti: %53, Ukrayna: %46, İsveç: %44, Macaristan: %39, G. Kore: %39, İsviçre: %36, Japonya: %34, Almanya: %31, Finlandiya: %31, İspanya: %27, İngiltere: %23, ABD: %20, Çek Cumhuriyeti: %20, Rusya Federasyonu: %15, Kanada: %13, Arjantin: %8, Güney Afrika Cumhuriyeti: %7, Hindistan: %4.
NÜKLEER ENERJİDEN ELEKTRİK ÜRETİMİ
Nükleer reaktörler nükleer enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Temel olarak fisyon sonucu açığa çıkan nükleer enerji nükleer yakıt ve diğer malzemeler içerisinde ısı enerjisine dönüşür. Bu ısı enerjisi bir soğutucu vasıtasıyla çekilerek bazı sistemlerde doğrudan bazı sistemlerde ise ısı enerjisini başka bir taşıyıcı ortama aktararak türbin sisteminde kinetik enerjiye ve daha sonra da jeneratör sisteminde elektrik enerjisine dönüştürülür. Malzemelerin çok çeşitli fiziksel, kimyasal ve nükleer özellikleri sebebiyle pek çok değişik nükleer reaktör tasarımı mevcuttur. Aşağıdaki şekilde bir Basınçlı Su Reaktörünün basit şeması verilmiştir. Bu tasarımda reaktör kalbindeki yakıtlardan ısı enerjisi basınç altında tutularak kaynaması engellenen su ile çekilmektedir. Çekilen ısı enerjisi buhar üreteçlerinde ikinci devredeki suya aktarılmakta böylece üretilen buhar ile türbin-jeneratör sistemi döndürülerek elektrik enerjisi üretilmektedir.
NÜKLEER GÜÇ SANTRALİ
Bir nükleer santraldeki sistemler konvansiyonel güç santralleri ile aynı mantıkla çalışırlar. Isı enerjisinin üretildiği kısımda elde edilen buharın türbin-jeneratörü döndürerek elektrik üretilmesi felsefesi, temel olarak nükleer santrallerde da aynıdır. Nükleer santraller ısı üretmek için nükleer reaksiyonu kullandıkları ve bunun sonucunda çevreye salınmaması gereken radyoaktif maddeler ürettikleri için, bazı ek sistemler kullanırlar. Örneğin, birçok nükleer santralde nükleer yakıtı barındıran yakıt tüpleri arasından ısınarak geçen su, doğrudan türbine gönderilmeyip, türbin için buhar üretilen ikinci bir çevrimi ısıtmak için kullanılır. Bununla ilgili sistemlere Birincil (Soğutma) Sistem(i) adı verilir.
İkincil sistem ise birincil soğutma sistemindeki ısıyı alarak türbin-jeneratörü döndürmek için gerekli olan buharın üretilmesi için kullanılan sistemdir. Her iki sistem de kapalı birer döngü oluşturmuşlardır.
Soğutma sistemi ise ikincil sistem içinde yer alan yoğunlaştırıcıyı soğutmak için kullanılır. Bu sistemde sıcaklığı yoğunlaştırıcıya göre daha az olan, deniz, göl veya ırmaklardaki su kullanılır. Suyun bolca bulunmadığı yörelerde ise bu sistemin içinde soğutma kulelerinden faydalanılır.
Nükleer santraller, birincil sistemlerindeki farklılıklara göre değişik şekillerde adlandırılırlar. Şekilde görülen sistem, tipik bir “basınçlı su reaktörü”ne aittir. Dünyadaki 400 den fazla sayıda nükleer santralin yaklaşık olarak yarısı “basınçlı su reaktörü”dür. Basınçlı su reaktörlerinin de, birincil sistem yaklaşık 150 atmosferlik bir basınç altında tutularak, içinde bulunan suyun yüksek sıcaklıklara kaynamadan çıkarılması sağlanmıştır.
Buna ek olarak “kaynar sulu”, “basınçlı ağır sulu” reaktörler de en çok kullanılan nükleer santral tipleridir.
ELEKTRİK NASIL ÜRETİLİR?
Elektrik, bakır gibi iletken bir telin manyetik bir alan içinde hareket ettirilmesi ile üretilir. Elektrik jeneratörü, bir mıknatıs içinde dönen sarılı iletken tellerin bulunduğu, ve bu tellerin mıknatıs içinde dönmesiyle elektrik akımı üreten bir makinedir. Evlerimizde, işyerlerimizde, endüstride gereksinim duyduğumuz büyük miktardaki elektrik enerjisini elde etmek için, elektrik jeneratörlerini döndürecek büyük güç santrallerine ihtiyaç duyarız.
Çoğu güç santrali, jeneratörü döndürmek için ısı üretiminde bulunurlar. Fosil yakıtlı santraller ısı üretimi için doğal gaz, kömür ve petrol yakarlar. Nükleer santraller da uranyum yakıtını parçalayarak ısı üretirler. Ancak bütün bu değişik tip santraller ürettikleri ısıyı, suyu buhar haline dönüştürmek için kullanırlar.
Oluşan buhar ise elektrik jeneratörüne bağlı olan türbine verilir. Su buharı, türbin şaftı üzerinde bulunan binlerce kanatçık üzerinden geçerken daha önce üretilen ısıdan almış olduğu enerjiyi kullanarak, türbin şaftını döndürür.
İşte bu dönme, jeneratörün elektrik üretmek için gereksinim duyduğu mekanik harekettir. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir.
Türbinden çıkan, enerjisi diğer bir deyişle,basınç ve sıcaklığı azalmış buhar ise yoğunlaştırıcı (kondenser) denilen bölümde soğutulup su haline dönüştürüldükten sonra, tekrar kullanılmak üzere santralin ısı üretilen bölümüne geri gönderilir. Yoğunlaştırıcıda soğutma işini sağlayabilmek için deniz, göl veya ırmaklarda bulunan su kullanılır. Su kaynaklarından uzak bölgelerde ise santralin hemen yanında bulunan ve uzaktan bakıldığı zaman geniş dev bacalara benzeyen soğutma kuleleri kullanılır. Bu kulelerin üzerinde görülen beyaz duman ise su buharıdır.
NÜKLEER SANTRALLERDE GÜVENLİK NASIL SAĞLANIR?
Nükleer santrallerde, nükleer maddelerin çevreye bırakılmamasını ve aynı zamanda nükleer reaksiyon sonucunda oluşan ısının her durumda reaktörden alınmasını garantiye alacak şekilde birçok güvenlik önlemi alınmıştır. Nükleer maddelerin dışarıya salınmaması için kademeli koruma önlemleri, oluşan ısının alınması için ise yine kademeli ve yedekli sistem ve bileşenler bulunmaktadır.
Nükleer yakıt, seramik formunda, yaklaşık 1 cm çap ve yüksekliğinde silindirik parçaların arka arkaya dizilmesiyle yine silindirik biçimde kapalı sızdırmaz tüpler içindedir. Bu tüplerin binlercesinin, aralarından soğutucu suyun geçmesine izin verecek şekilde bir araya getirilmesi ile de reaktör kalbi oluşturulmuştur. Bu kalp ise paslanmaz çelikten yapılan bir basınç kabının içinde bulunur (Basınçlı veya Kaynar Sulu reaktörlerde). Basınç kabı ve buna bağlı sistemler ise reaktör korunak binası adı verilen betondan yapılmış kubbemsi yapının içinde bulunurlar. Dolayısıyla, yakıt içinde bulunan radyoaktif maddelerin dışarıya salınmalarını, seramik yakıt, yakıt tüpü, basınç kabı, çelik gömlek ve beton korunak binası, kademeli olarak engellemiş olurlar.
Bugüne kadar çevreye zarar verebilecek özellikte 3 nükleer santral kazası olmuştur:
ÇERNOBİL NÜKLEER REAKTÖRÜ KAZASI
Ukrayna’daki Çernobil nükleer güç santralindeki kaza, reaktör güvenliği ile ilgili bir test sırasında gerçekleşmişti. Yapılan test, bu tür reaktörlerin kararlı çalışamadığı çok düşük güç seviyesindeydi ve bu seviyede reaktörün güvenlik sistemlerinin devreye girmemesi için, sorumlu operatörler, normalde yapmamaları gerektiği halde acil durum kapama sistemini devre dışı bırakmışlardı. Deney sırasında kalp içi sıcaklıklar güvenli seviyenin üstüne çıktığında ise reaktörü kapatacak ve soğutma sağlayacak sistemler devre dışındaydı. Bu affedilmez hata, buhar basıncının artmasına ve bu yüzden oluşan buhar patlamasıyla birlikte çatının çökmesine yol açtı. Böylece, reaktör içindeki sıcak grafit doğrudan atmosferle temas eder hale geldi. Havada bulunan oksijenle reaksiyona giren grafitin yanmasıyla reaktör kalbi bütünlüğünü kaybetti ve bu tür Rus reaktörlerinde (RMBK-1000) koruma kabuğunun da olmaması nedeniyle, radyoaktif maddeler dışarı salındı.
26. Nisan 1986, saat 01:23’de olan bu kazanın etkileri çok büyük oldu.
Dünyadaki, çoğunluğu 25 yıldan fazla işletme deneyimine sahip 400’den fazla nükleer reaktör içinde, çevredeki halk için ciddi olumsuz sonuçlara yol açan ilk kazaydı. 35 kişi kaza nedeniyle hayatını kaybetti. Uzun dönemde de binlerce kişi üzerinde olumsuz etkileri görülmeye devam etmekte.
Nükleer enerji çevre dostu bir teknolojidir.
Nükleer Enerji Nedir?
nükleer enerji nasıl oluşur çevreye etkileri nedir bunlarla ,ilgili görsel resimler var mı
Nükleer Reaktör – Nükleer Santral Nedir
Nükleer reaktör, zincirleme çekirdek tepkimesinin başlatılıp sürekli ve denetimli bir biçimde sürdürüldüğü aygıtlardır. Nükleer reaktörler bazen nükleer enerjiyi başka bir tür enerjiye (genelde elektrik enerjisine) çevrilen santraller olarak kullanılırlar.
2005 itibarıyla dünyada 1100 civarında nükleer reaktör çalışır durumdadır. Bunların yaklaşık 310 tanesi araştırma reaktörüdür. Sanayi ve ilaç için izotop üretiminde bulunmaktadır. 400ü aşkın reaktör denizaltılarla ilgilidir. 440 dolayında reaktör ise elektrik enerjisi üretimine yönelik olarak faaliyet göstermektedir.
Yeryüzündeki en büyük nükleer güç üreticisi ABD dir ve 1998 yılı itibarıyla 676,70 Twh nükleer enerji üretmektedir. ABD aynı zamanda çalışır durumda olan 104 santral ile en fazla santrale sahip olan ülke konumundadır. İkinci en büyük üretici Fransa dır ve 1998 itibarıyla 368,40 Twh nükleer enerji üretmektedir. Bu ülkeleri Japonya 306,94 Twh, Almanya 145,20 TWh, Rusya 95,38 Twh, İngiltere 91,14 Twh, Güney Kore 85,19 Twh, Ukrayna 70,64 Twh, İsveç 70,00 Twh, Kanada 67,50 Twh izlemektedir.
Ülke içinde üretilen enerjinin yüzde dağılımı açısından bakıldığında 1988 itibarıyla Litvanya toplam enerjisinin %77,21′ini nükleer üretimle karşılarken, bu oran Fransa’da %75,77′dir. Bu ülkeleri Belçika %55,16, İsveç %45,75, Ukrayna %45,42, Slovakya %43,80, Bulgaristan %41,50, Güney Kore %41,39, İsviçre %41,07 ile izlemektedir.
Türkiye’de etkin durumda olan tek nükleer reaktör; Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezinde bulunan TR-2 Araştırma Reaktörüdür.
Yeterli miktarda fizyon reaksiyonu verebilen maddenin, uygun biçimde yerleştirildiği ve bununla da denetim altında zincirleme bir Fizyon reaksiyonunun başlatılıp sürdürülebildiği aygıttır. Ağır çekirdeklerin bölünme ürünleri büyük miktarlarda enerji içerirler. Bu enerji ısıya dönüşerek birçok yüksek-sıcaklıkta gerçekleştirilebilen işlemler için yararlı olur.
Ayrıca, daha önemlisi bu ısıdan aşırı ısınmış ve yüksek basınçlı su buharı elde etmede yararlanılır. Bununla buhar türbini döndürülerek elektrik üretilir. Bu tür tesisler Nükleer Enerji Santraları adını alırlar. Reaktörlerin çoğu elektrik üretimi için çalışırlar. Bazı küçük boyutlu rektörler nükleer denizaltı gemileri ile su-üstü gemilerinde kullanılır. Reaktör son derece kusursuz biçimde yalıtılmış ve dışarıya radyasyon sızması önlenmiş olmalıdır.
Nükleer Enerjinin Tarihçesi Yararları Ve Zararları
NÜKLEER ENERJİNİN TARİHÇESİ YARARI VE ZARARLARI
1934’de İtalyan bilim adamı Enrico FERMİ Roma’da yaptığı deneyler sonucu nötronların çoğu atom türünü bölebileceğini buldu.Uranyum nötronlarla bombalandığında beklediği elementler yerine uranyumdan daha fazla hafif atomlar buldu.
1938’de Almanya’da Otto HAHN ve Frittz STRASSMAN radyum ve berilyum içern bir kaynaktan uranyumu nötronlarla bombaladıklarında Baryum-56 gibi daha hafif elementler bulunca şaşırdılar.Bu çalışmalarını göstermek için Nazi Almanya’sından kaçmış Avustralya’lı bilim adamı Lisa MEITNER’e götürdüler.MEITNER o sıralarda Otto R.FRISCH’le çalışıyordu.Yaptıkları deneyler sonucunda oluşan baryum ve diğer yeni oluşan maddeleri uranyumun bölünmesi sonucu oluşan maddeler olduğunu düşündüler ,ama reaksiyona giren maddenin atomik kütlesiyle ürünlerin atomik kütlesiyle ürünlerin atomik kütleleri birbirini tutmuyordu.Sonra EINSTEN’in E=m.c.c formülünü kullanarak ortaya enerji çıkışını buldular,böylece hem fisyon hem de kütlenin enerjiye dönüşümü teorisini ispatladılar.
1939’da BOHR Amerika’ya geldi.HAHN-STRASSMAN-MEITNER’in araştırmalarıyla ilgilendi.Washington’da FERMI ile buluştu ve kontrollü bir ortamda kendini uzun bir süre canlı tutabilecek zincirleme reaksiyon olasılığını tartıştılar.Bu reaksiyon sonucu atom büyük bir enerji ortaya çıkararak bölünüyordu.
Tüm Dünya’da bilim adamları kendini uzun süre canlı tutabilecek zincirleme bir reaksiyonun olabileceğini açıkladılar.Yeterli miktarda uranyumun uygun koşullarda biraraya getirilmesi gerekiyordu.Gerekli olan bu uranyum miktarına kritik kütle adı verildi.
FERMİ ve Leo SZILARD 1941’DE zincirleme uranyum reksiyonuna uygun bir reaktör tasarladılar.Bu bir uranyum ve grafit istifinden oluşuyordu.Uranyum grafit istifi içinde küp şeklinde fisyona uygun bir kafeste saklanıyordu.1942’de FERMI ve ekibi Chicago Üniversitesi’nde biraraya geldiler ve Dünya’nın ilk rektörünü Chicago-1’iaçtılar.Burada grafite ek olarak bir de kadmiyum ve çubuklar kullanıldı.Kadmiyum metalik bir element idi ve nötron emme özelliği vardı.Çubuklar içeri girdiğinde daha az nötron bulunuyordu ve bu reaksiyonun hızını azaltıyordu.20 Aralık 1942’de Chicago’da tanıtım için biraraya geldiler.3:25’te reaksiyon kendini besleyebilir duruma geldi ve Dünya nükleer çağa girmiş oldu.
A.B.D’de Manhattan Proje’si altında nükleer çalışmalar askeri amaçlarla yürütüldü.Savaştan sonra ise sivil amaçlar için nükleer araştırma yapılması için 1946’da A.E.C ( Atomik Enerji Komisyonu ) kuruldu.1951’de Arco’da ilk elektrik üreten reaktör açıldı.1957’de ise finansal elektrik üreten ilk santral Shippingport,Pennsyle-vania’da tam üretime geçti.Askeri alanda da Amerikalılar 1945’te attıkları iki atom bombası dışında 1954’de nükleer bir denizaltı olan Nautilus’u devreye soktular.1951 ve 1952’de gerçekleştirilen iki ön denemeden sonra 1954’de ilk termonükleer bomba’yı Bikini’de başarıyla denediler.
Diğer yandan Ruslar’da 1954’de Obninsk’de küçük bir nükleer santral çalıştırmaya başladı.1962’de İstanbul’da Küçükçekmece gölü kıyısında kurulan 1 MW’LİK TR-1 araştırma reaktörüyle araştırmalara Türkiye’de de başlandı.1980’lerde bu reaktörün gücü 5 MW’a çıkarıldı.(TR-2) U-235’ce %93 zenginlikte yakıt kullanan havuz tipi bu reaktörde,çekirdek fiziği araştırmaları,radyoizotop üretimi gibi alıştırmalar yapılmaktadır.Şu günlerde ise Akkuyu’da yeni bir nükleer enerji santralin çalışmaları sürdürülmektedir.
2000’lere girdiğimiz şu günlerde Dünya’da nükleer enerji üretimi şöyledir:
Amerika Birleşik Devletleri: %30 – Fransa: %15 – Eski Sovyet Cumhuriyetleri: %10 – Japonya %8 – Almanya %7 – Kanada %4 – İsveç %3.5 – U.K. %3.3 – İspanya %2.7’dir.
Nükleer Enerji Nedir?
Atom Çekirdeklerinin fisyonu yada kaynaşması sırasında açığa çıkan enerjiye nükleer enerji denir. Einstein, belli miktarda bir madde ile belli miktarda enerji arasında eşdeğerlik bulunduğunu göstermiştir. Daha açık bir deyişle m kütleli bir madde yok olursa e=mc2 büyüklüğünde bir enerji açığa çıkar. Bu formüldeki c ışık hızı, çok büyük bir sayıdır, dolayısıyla da çok küçük bir madde kütlesinin yok olması, çok büyük bir miktarda enerjinin açığa çıkmasına yol açar.
Uranyum ya da plütonyum gibi bazı atomların çekirdekleri, nötron bombardımanına tutulduklarında patlamakta ve bu çekirdeklerden çok daha küçük kütleli, sayılamayacak kadar çok tanecik vererek parçalanmaktadır. Patlama öncesi ve sonrasındaki taneciklerin kütleleri arasındaki fark, atom çekirdeklerinin parçalanması sırasında yiten yeni enerjiye dönüşen madde miktarıdır. Bu olaya fisyon (zincirleme tepkime) denir. Eğer bu olay çok sayıda çekirdekte aynı anda doğarsa, bir bomba elde edilir. Bu enerjiyi kullanılabilir duruma getirmek için, nükleer reaktörlerde tepkime yavaşlatılır. Böylece elde edilen büyük enerjiyle bir sıvı ısıtılarak, elektrik enerjisi üretiminde kullanılır.
Nükleer Tepkime
Nükleer tepkimede atomun tam ortasında bulunan, nötron ve protonlardan oluşan atom çekirdeği değişikliğe uğrar ve bu tür tepkime sırasında atom kütlesinin bir bölümü enerjiye dönüşür. Nükleer tepkimede, herhangi bir kimyasal tepkimede açığa çıkabilecek olanın milyonlarca katı kadar enerji açığa çıkar ve kimyasal tepkimeden farklı olarak, bir element bir başka elemente dönüşür.
İki tür nükleer tepkime vardır: Çekirdek bölünmesi (Nükleer fisyon) ve çekirdek kaynaşması (Nükleer füzyon).
Nükleer Fisyon
Nükleer fisyonda, serbest bir nötronla çarpışma sonucu atom çekirdeği çeşitli parçacıklara ayrılır. Bütün bu parçacıkların toplam kütlesi, başlangıçta “hedef” alınan atom ile buna çarpan nötronun toplam kütlesinden daha azdır. Aradaki fark enerji biçiminde açığa çıkar. Bu olguyu ilk olarak 1905’te Albert Einstein belirledi. Bu olaydaki kütle kaybı çok küçük bile olsa e=mc2 formülündeki c (ışık hızı) çok büyük olduğundan açığa çıkan enerji de yine çok büyüktür.
Atom çekirdeği bölünebilen elementlere “bölünebilir element” denir. Doğada bulunan tek bölünebilir element Uranyum’dur. 1938’de iki Alman bilimci, Otto Hahn ve Fritz Strassmann, nötronlarla bombardıman ederek uranyum atomunu bölmeyi başardılar. Gene Alman bilimciler Lise Meitner ve Otto Frish ise, uranyum çekirdeğinin iki parçaya bölündüğünü kanıtladılar. Bir süre sonra bir grup Fransız bilimci, çekirdek bölünmesi sonucunda yalnızca daha hafif iki element ile çok miktarda radyoaktif ışıma (radyasyon) değil, bunların yanı sıra başka serbest nötronların da ortaya çıktığını buldu.Bu nötronların bu kez çevredeki öbür uranyum atomlarında çekirdek bölünmesine yol açacağı, böylece ortaya çıkacak yeni nötronların bütün uranyum atomlarına yayılacak bir “zincirleme tepkime” yaratabileceği ve sonuçta çok büyük bir enerjinin ortaya çıkacağı anlaşıldı.
Çekirdek bölünmesi sonucunda açığa çıkan enerjinin etkisiyle parçacıklar çok büyük bir hız kazanır; bu parçacıklar çevredeki maddenin atomlarıyla çarpıştıkça yavaşlarlar ve böylece hareket enerjileri ısıya dönüşür. Bu enerji nükleer bir reaktörde denetim altına alınabilir.
Nükleer Reaktör
İlk nükleer reaktörü 1942’de İtalyan asıllı ABD’li fizikçi Enrico Fermi, Chicago Üniversitesi’nde kurdu. Kendi kendine ilerleyen ilk yapay zincirleme tepki de burada gerçekleştirildi. Bu reaktörde, zincirleme tepkimenin gerçekleştiği bölüme reaktör kalbi adı verilmiştir. Katışıksız bir karbon türü olan grafitten yapılmış reaktör kalbine ince alümünyum kapların içine yerleştirilmiş uranyum metali çubukları daldırılmıştı. Bir çubuktan salınan nötronlar, grafitteki karbon atomlarıyla çarpışarak yavaşlıyor ve yeniden başka bir çubuğa girerek bölünmesini sürdürüyordu. İşte bu yani bir zincirleme tepkimesini denetim altında tutmanın temel ilkeleri 1942’de Fermi’nin uyguladıklarıyla hemen hemen aynı kaldı.
Nükleer Enerji Santralları
Nükleer enerji santralları, köürle çalışan termik santrallardan pek farklı değildir. Termik santrallarda kömür yakılarak su kaynatılır böylece elde edilen buhar gücüyle bir türbin döndürülür ve türbin elektrik üretir. Nükleer enerji santrallarında ise, gerekli ısı atomların bir reaktörde bölünmesiyle üretilir.
MAGNOX Tipi Santraller : Kullanılabilir miktarda enerji üreten ilk reaktörler 1950’lerde İngiltere’deki Calder Hall’da kuruldu. Bu reaktörler aslında askeri amaçla plütonyum üretmek ve nükleer enerji konusunda deneyim kazanmak amacıyla kurulmuştu; bunlarda elektrik üretimini 1956 yılında başlandı. Bu reaktörlerin, yavaşlatıcıları Fermi’nin reaktöründe olduğu gibi grafitti; yakıt olarak, magnezyum alışımından bir kap içine yerleştirilmiş doğal uranyum metali kullanılıyor ve sistem basınçlı karbon dioksitle soğutuluyordu. Tepkime sırasında oluşan ısıyı emen karbon dioksit bunu ısı değiştiricilerine taşıyor ve ısı burada, elektrik üretmeye yarayan türbo-alternatörleri çalıştıracak buharı elde etmek için kullanılıyordu.
PWR Tipi Santrallar : (Basınçlı Su Soğutmalı Santrallar) Bu reaktörlerde yakıt olarak yaklaşık %3 oranında U-235 içerecek biçimde zenginleştirilmiş ve özel alaşımdan yapılmış bir kutu içerisine yerleştirilmiş uranyum dioksit kullanılır.
Yavaşlatıcı ve soğutucu olarak da sudan yararlanılır. Pompalanan su önce reaktörde dolaştırılır, sonra ısınan su, ısı değiştiricisindeki ikinci bir su devresinde buhara dönüştürülür. Bu buhar ise türbinleri döndürür ve elektrik enerjisi üretilir.
BWR Tipi Santrallar : (Kaynar Sulu Reaktör) Bu tip reaktörlerde reaktörün kalp bölümü, yani zincirleme tepkimenin oluştuğu bölüm PWR’ninkiyle aynıdır; ama bunlarda ikinci bir su sistemi yoktur ve reaktörün soğutma devresinden çıkan buhar doğrudan türbinlere beslenir. Nükleer enerji üreten çoğu ülkelerde bu tip santrallar kullanılır.
Nükleer Enerji Santrallarının Hayatımızdaki önemi
Nükleer santrallar dünyada kullanılmaya başladığından beri birçok konuda yarar sağlıyor. Günümüzde bir çok ülkede nükleer santral yapımı ve kullanımı engellenmeye çalışılmıştır. Bunun nedeni zamanında oluşan felaketler (Çernobil) ve santralların insan üzerine yaptığı olumsuz etkilerdir. Ama teknolojik ortamlarda yapılan bir nükleer santralın hiçbir olumsuz etkisi bulunmamakla birlikte birçok yararı da vardır. Fransa, Almanya, İtalya, İngiltere, ABD, bazı İskandinav ülkeleri, Bulgaristan, Rusya, Ermenistan ve daha bir çok ülkenin vazgeçilmez enerji kaynağı nükleer enerjidir. Nükleer reaktörler 3 türe ayrılırlar. Araştırma reaktörleri, elektrik üreten güç reaktörler, plütonyum üreten reaktörler. Araştırma reaktörlerinden tıpta ve kimya sanayisinde, izotop gama ışınları ve nötron üretiminde yararlanılır. Bu reaktörlerin güçleri düşürülmüştür ve hiçbir zararları yoktur. Güç reaktörlerini başlıca sorunlarından biri, verimliliktir. Söz konusu reaktörlerde üretilen elektrik enerjisinin kW (kilowatt) saat materyalinin, gelenksel santrallarda üretilenden düşük olması gerekir.
Nükleer santrallar diğer termik santrallar gibi çevreye zarar vermezler. Örnek vermek gerekirse İsveçteki Nükleer santrallerden 29kg/h lik CO2 çıkarken Danimarka’da bu oran 890 kg/h sınırını zorlamıştır. Ayrıca büyük ülkelerden Fransa enerji ihtiyacının %75’ini Nükleer enerji santrallarından üretmektedir. Bu santrallardan çıkan enerji miktarı çok fazla olduğu için diğer ülkelerde 3 santralin yaptığı görevi nükleer santralların sadece 1 tanesi yapar. Ayrıca Amerika Birleşik Devletleri’de enerji ihtiyacının %25’ini Nükleer Santrallardan giderir.
Ülkemizde Enerji
Ülkemizde kurulu barajlarımız dönümlerce arazimizi sular altında bırakmıştır, üstelik yetersizdir. Bu açığı kapatmak için kullandığımız termik santrallerimiz aracılığıyla, tonlarca CO2, CO, SO2, NO2, ağır metallerden Ag, Pb, Sg, U ve daha bir çok zararlı maddeleri doğaya veririz. Bu gazlar en büyük çevre düşmanıdır. Ayrıca ülkemizdeki enerji açığımızı doğal gaz ile kapatmaya çalışıyoruz. Bu enerji türü, doğaya, termik santralden daha az zararlıdır. Ancak çevreye yine zararlı gazlar verilmektedir. Üstelik doğal gaz bulmamız çok ta kolay değil. Eğer komşu doğal gaz ülkeleri bu enerji kaynağı transferini keserse açıkta kalırız. Alternatif enerji diye tasarlananların hiç biri, nükleer enerjiye alternatif olamaz. Alternatif diye düşünülen, güneş ve rüzgar enerjisinden başka bir de termal enerji vardır. Yer altından gelen sıcak su çok korroziftir. Nitekim Denizli de ki su da böyledir. Ayrıca atık su ise çok zehirlidir. Bu suyun tekrar yer altına gönderilmesi gerekir. Çevreye zararlıdır. Bu enerji sistemi de, nükleer enerjiye asla alternatif olamaz. Türkiye nin en büyük barajı Atatürk Barajı dır. Bu barajın gücü 2400 MWh tir. Verimi ise %50 ile 1000 MWh tir. Ama yapılacak bir nükleer enerji santralindeki 8 adet reaktörün gücü ise 8000 MWh civarındadır. Buna göre 8*8000 den 64.000 MWh enerji üretilecektir. Bu da 64 barajın verdiği enerji demektir. Bu hesaplamalara göre yapılacak 8 nükleer enerji santrali 64 enerji üreten barajın ürettiği enerjiyi üretir buda nükleer santral başına 8 baraj demektir.
Ülkemizde Akkuyu üzerine 8 adet nükleer santral kurulması planlanmıştır ama halk çoğunlukla buna karşı çıkmıştır. Ama yukarıdaki koşullara ve hesaplamalara baktıkça bunun ne denli büyük bir kayıp olduğu ortaya çıkmıştır.
NÜKLEER ENERJİNİN ZARARLARI
Son 25 yıl içinde gelişen çevre bilinci teknolojik gelişmelerin kaçınılmaz bir sonucudur. Gelişen teknoloji sadece çevrenin kirliliği üzerinde potansiyel bir tehlike değildir aynı zamanda gelişen teknoloji, ölçme sistemlerinin de daha hassaslaşmasını ve etki-tesir arasındaki ilişkilerin detayları ile aydınlatılmasına da yardımcı olmaktadır.
Diğer bir ifade ile yaşadığımız ortamda herhangi bir yabancı maddenin var olup olmamasının ölçülmesinden öte, çok daha hassas ölçümler gerektiren birim zamandaki değişim oranları da ancak gelişen teknoloji sayesinde gerçekleştirilebilmektedir.
Temel prensip olarak doğada her aktivitenin çevreyi etkilediği kabul edilmekle birlikte bu etkilenmenin zararları bakış açısına göre değişmektedir. Doğayı canlıları ve yaşam koşullarını değiştirmeyen etkilerin en azından zararsız olduğu kabul edilmektedir. Buna karşı olarak geliştirilen bir başka görüş ise; etkilenme oranının zaten doğal ortamda mevcut olan değişim sınırları içerisinde kaldığı sürece doğal ortam tarafından kabul edilebilir veya izole edilebilir olacağıdır. Bu tartışmayı nükleer santral ile ilgili tartışma zeminine taşırsak ;
Doğal ortamda mevcut olan radyoaktivite;
- Hava şartlarına bağlı olarak ( alçak basınç alanlarında havadaki radyoaktivitenin azalması veya yüksek basınç şartlarında doğal radyoaktivitenin artması gibi),
- Coğrafi bölgeye bağlı olarak ( dağlık bölgeler, kıyı bölgeleri, toprak yapısı gibi)
- Konut cinslerine göre ( toprak, betonarme,tahta yapılar gibi)
- Kozmik ışınlamaya göre değişmektedir.
Ayrıca insanlar yaptıkları aktiviteler ve aldıkları bazı tıbbi tedaviler sonucunda da bir miktar radyoaktif ışınlamaya maruz kalmaktadır. Şayet nükleer santrallardan zaman ve mekana göre çıkan atıklar çevreyi ve çevrede bu atıkların doğal olarak mevcut değişim bandı içinde kalıyor ise, çevrenin ve bu çevrede yaşayan canlıların nükleer santraldan örneğin radyoaktivite nedeniyle etkilenmeleri doğal değişimlerin ötesinde olmayacaktır.
Almanya’da yapılan bir çalışma; bir insanın yılda ortalama olarak maruz kaldığı doğal radyoaktif ışınlama etkisinin 2.4 mSv ( 4 saatlik bir uçak yolculuğu sırasında 0.02 mSv, göğüs röntgen filmi çektirmek suretiyle 0.5 mSv ve benzer faaliyetler sonucunda ortalama 1.58mSv), olduğunu ortaya koymaktadır.
Yaşam sırasında bir insanın maruz kaldığı ışınlama etkisi şu tablo ile gösterilebilir;
Son 25 yıl içinde gelişen çevre bilinci teknolojik gelişmelerin kaçınılmaz bir sonucudur. Gelişen teknoloji sadece çevrenin kirliliği üzerinde potansiyel bir tehlike değildir aynı zamanda gelişen teknoloji ölçme sistemlerinin de daha hassaslaşmasını ve etki-tesir arasındaki ilişkilerin detayları ile aydınlatılmasına da vesile olmaktadır.
Diğer bir ifade ile yaşadığımız ortamda herhangi bir yabancı maddenin var olup olmamasının ölçülmesinden öte, çok daha hassas ölçümler gerektiren birim zamandaki değişim oranları da teknoloji sayesinde gerçekleştirilebilmektedir.
Temel prensip olarak doğada her aktivitenin çevreyi etkilediği kabul edilmekle birlikte bu etkilenmenin zararları bakış açısına göre değişmektedir. Doğayı canlıları ve yaşam koşullarını değiştirmeyen etkilerin en azından zararsız olduğu kabul edilmektedir. Buna karşı olarak geliştirilen bir başka görüş ise; etkilenme oranının zaten doğal ortamda mevcut olan değişim sınırları içerisinde kaldığı sürece doğal ortam tarafından kabul edilebilir veya izole edilebilir olacağıdır. Bu tartışmayı nükleer santral ile ilgili tartışma zeminine taşırsak ;
Doğal ortamda mevcut olan radyoaktivite;
- Hava şartlarına bağlı olarak ( alçak basınç alanlarında havadaki radyoaktivitenin azalması veya yüksek basınç şartlarında doğal radyoaktivitenin artması gibi),
- Coğrafi bölgeye bağlı olarak ( dağlık bölgeler, kıyı bölgeleri, toprak yapısı gibi)
- Konut cinslerine göre ( toprak, betonarme,tahta yapılar gibi)
- Kozmik ışınlamaya göre değişmektedir.
Ayrıca insanlar yaptıkları aktiviteler ve aldıkları bazı tıbbi tedaviler sonucunda da bir miktar radyoaktif ışınlamaya maruz kalmaktadır. Şayet nükleer santrallardan zaman ve mekana göre çıkan atıklar çevreyi ve çevrede bu atıkların doğal olarak mevcut değişim bandı içinde kalıyor ise, çevrenin ve bu çevrede yaşayan canlıların nükleer santraldan örneğin radyoaktivite nedeniyle etkilenmeleri doğal değişimlerin ötesinde olmayacaktır.
Almanya’da yapılan bir çalışma; bir insanın yılda ortalama olarak maruz kaldığı doğal radyoaktif ışınlama etkisinin 2.4 mSv ( 4 saatlik bir uçak yolculuğu sırasında 0.02 mSv, göğüs röntgen filmi çektirmek suretiyle 0.5 mSv ve benzer faaliyetler sonucunda ortalama 1.58mSv), olduğunu ortaya koymaktadır.
Endüstriyel bir tesisin çevre etkileri üç aşamada irdelenir:
-Tesisin yapımı sırasında,
-Tesisin işletilmesi sırasında,
-Tesis hizmet dışı kaldığında ,
Bu şıklara ilave olarak ekonomik, sosyo-politik faktörler de göz önüne alınarak projede optimum şartlar sağlanır.
Ancak tesisin çevre etkileri incelenirken izlenen metotların getirdiği kıyaslama ve değerlendirme parametreleri göz önüne alınmadan bir tesisin diğer alternatifleri ile karşılaştırması veya yer seçiminin yapılması imkansızdır. Dolayısıyla tesis ile ilgili güvenlik raporlarının hazırlanmasında belli bir hesaplama yöntemi ve verileri mevcut olmalıdır. Uluslararası Atom Enerji Ajansı ve belli başlı gelişmiş ülkeler bu yöntemleri hazırlamışlardır. Ülkemizde bu konu ile sorumlu olan kuruluş ise Türkiye Atom Enerjisi Kurumu ( TAEK) dir.
Burada düşünülen üçlü karar yöntemini kısaca şöyle açıklamak mümkündür; Tesisin yapımı için işletici dolayısıyla yatırımcı kuruluş hazırladığı raporla önce inşaat, daha sonra işletme izni için gerekli resmi kuruluşlara başvurur. Bu raporlar bilirkişiler tarafından incelenir ve bu sayede bağımsız kontrol mekanizması tesis edilmiş olur. Bu arada tesisin yapımından etkilenecek olan kişilerin tesisin yapımı ile itiraz hakkı bulunmaktadır.
Bu nedenle kimin haklı kimin haksız olduğuna karar verecek bir organa ihtiyaç duyulduğu ortaya çıkmıştır. Bu organ ülkelere göre farklılıklar gösterebilir. Örneğin Almanya’da bu organ mahkemelerdir. Bu mahkemelerde bilirkişiler, itiraz sahipleri ve proje sahipleri dinlenir. Hakim geçerli olan kanun, yönetmenlik ve yöntemlere uygun olarak karar verir.
Farklı kişilerin farklı değerlendirmeleri olabileceği için karara bir üst mahkemede itiraz edilebilir. Sonuçta halk-mahkeme-işletici üçlü karar mekanizması kurulmuş olur. Yerel yönetimler alınan kararları uygulamakla yükümlüdür.
Almanya’da Mülheim-Kahrlich nükleer santralı zemin problemlerinin ortaya çıkması üzerine soğutma kulesinin 20 metre kadar ötelenmesi gerekmiş ve inşaat ve yeni projeye göre tamamlamıştır. Ancak projenin değiştirildiği öne sürülerek mahkemeye yapılan itiraz ile santralın izni iptal edilmiştir. Söz konusu santral halen işletmeye geçememiştir.
Görüldüğü gibi hukuki konular ön plana geçmekte ve karar süreci yıllarca uzayabilmektedir. Kararsız ortamlar daima yatırım maliyetini ve riskleri arttırır. Bu nedenle Almanya’da nükleer elektrik santrallarına olan yatırımlar cazibesini kaybetmiştir. Ülkemizde ise tahkim yasası ile bu riskin sıfırlanması beklenmektedir.
Kaynakça
Temel Brittanica Cilt 13
Gelişim Hachette Cilt 4
Grolier International Americana Cilt 5
Grolier International Americana Cilt 10
Resimler ve Ek yazılar : İnternet