Geçen haftaki yazımız uranyum hakkında idi. O yazıda, ülkemizin biri inşa halinde diğeri proje aşamasında iki nükleer santral için büyük miktarlarda bütçe ayırdığından bahsetmiş, bu santraller için yeterli uranyum kaynağımızın olmadığını yazmıştık. Bu günkü yazının konusu ülkemizde rezervi bulunan diğer bir radyoaktif element olan toryumdur.
Toryum, sembolü Th ve atom numarası 90 olan, zayıf radyoaktif metalik bir kimyasal elementtir. Toryum gümüş rengindedir ve hava ile temas ettiğinde hemen oksitlenir ve toryum dioksit oluşturur. Orta derecede yumuşak ve dövülebilirdir ve yüksek bir erime noktasına sahip bir elementtir. Bilinen tüm toryum izotopları kararsızdır. En kararlı izotop olan 232 Th, 14.05 milyar yıllık bir yarılanma ömrüne sahiptir.
Toryum doğada uranyumdan üç kat daha fazla bulunur. Toryum, 1828'de Norveçli amatör mineralog Morten Thrane Esmark tarafından keşfedildi. Elemente adı, İsveçli kimyager Jöns Jacob Berzelius tarafından İskandinav gök gürültüsü tanrısı Thor'un atfen verildi. Toryumun radyoaktif olduğu ilk olarak 1898'de Alman kimyager Gerhard Carl Schmidt ve daha sonra o yıl bağımsız olarak Polonyalı-Fransız fizikçi Marie Curie tarafından gözlemlendi.
Toryum da uranyum gibi doğada serbest halde bulunmaz, fakat 60 civarında mineralin içinde rastlanır. Bunlardan sadece monazit ve torite, toryum üretiminde kullanılır. Toryum, bu minerallerde genellikle lantanitler (periyodik tabloda altta bulunan iki sıranın üstte olanı lantandan lütesyuma kadar olan ve özellikleri bir birine benzeyen element grubu) ile birlikte bulunur.
Toryum ve bileşiklerinin radyoaktiviteyle ilgili olmayan şu alanlarda kullanır. Yüksek sıcaklıklarda magnezyumun direncini artırmak amacıyla alaşımlarda, elektronik cihazlarda ve aydınlatmada tungsten filamanların kaplanmasında, yüksek ısıya dayanıklı potaların yapımında ve yüksek kaliteli kamera merceklerindedir.
Toryumun nükleer santrallerde yakıt olarak kullanım potansiyeli 1950'li ve 60'lı yıllarda kapsamlı bir şekilde araştırıldı ve 232Th'nin nötronlarla ışınlanarak yakıt olarak işlenmesi, uranyum ve plütonyum yakıt çevriminden daha ileri teknoloji gerektirdiği görüldü. O dönemde yapılan araştırmalarda toryumu yakıt olarak kullanıla birliğinin dezavantajlarının avantajlarına göre daha ağır basması uranyumun nükleer santrallerde yakıt olarak kullanımının önünü açtı. Ancak, yaygın olarak uranyum kullanılan nükleer reaktörlerde, uranyum yakıtının enerji içeriğinin %3'ünden daha azı kullanılır. Yani bu teknoloji, büyük miktarlarda (yakıtın %97’den fazlası) radyoaktif atık bırakır. Atıkların da güvenli bir şekilde bertarafı konusu her dönem büyük tartışmalara konu olmuştur. Daha ileri ve daha pahalı bir teknoloji gerektiren toryum bazlı bir yakıt çevrimine sahip nükleer santraller, uranyum ile karşılaştırıldığında çok az, kolayca yönetilebilir atık üretir. Toryum bazlı yakıt çevrimine sahip santraller halihazırda birikmiş olan tüm nükleer atıkları 'yakmak' için kullanılabilir. Toryum bazlı reaktör tasarımları, doğası gereği uranyum bazlı reaktörlerden daha güvenlidir.
2016 verilerine göre dünyada bilinen toplam toryum rezervinin yaklaşık 6,35 milyon ton olduğu ve ortalama % 6-7 civarında toryum içerdiği tahmin edilmektedir. Rezervler ağırlıklı olarak Hindistan, Brezilya, Avustralya, ABD ve Türkiye’de bulunmaktadır. Ülkemizin toryum rezervi için MTA tarafından yapılan araştırmalar sonucunda, Eskişehir’e bağlı Sivrihisar ilçesinin kuzey batısında, Kızılcaören, Karkın ve Okçu Köyleri arasında yer alan 15 km2’lik bir sahada, toryumun yanı sıra nadir toprak elementleri, barit ve flüorit içeren karmaşık yapılı yataklara rastlanmıştır. 1977 yılında hazırlanan raporda bölgedeki cevherin ortalama tenörü % 0,21 ThO2, toplam rezerv yaklaşık 374.000 ton ThO2 olarak belirlenmiştir (Dünyada ve Türkiye’de Uranyum ve Toryum MTA 2017. https://www.mta.gov.tr/v3.0/sayfalar/bilgi-merkezi/maden-serisi/img/3Uranyum-Toryum.pdf).
Dünyadaki en büyük tahmini toryum rezervine sahip olan Hindistan, 1950'lerden itibaren toryumun yakıt olarak kullanılacağı nükleer reaktörler üzerinde çalışmalar yapmaktadır. Özellikle fosil yakıt fiyatlarının konjonktürel olarak dalgalanması ve karbon salınımı daha az enerji kaynak arayışları nükleer enerjiye olan ilgiyi yeniden artırdı. Dünyada toryum bazlı reaktörlerin uranyum bazlı reaktörlere göre daha az ve daha yönetilebilir atık çıkarması, toryumun yeniden gündeme gelmesine neden oldu. Hindistan, 2050 yılına kadar elektrik ihtiyacının %30'unu toryum bazlı nükleer enerji ile karşılamayı öngörmektedir. Ülkemiz de toryumca zengin yataklara sahiptir. Enerji konusunda dışa bağımlılığı azaltmak için, Hindistan, Çin gibi bu teknolojiye yatırım yapan ülkelerle ortak Ar-Ge faaliyetleri bir an önce başlatılmalıdır. Ülkemizin enerji konusundaki geleceği toryumdur(Prof.Dr.Cüneyt Şen).
Güzel günler dileğiyle.