Nükleer Enerji ve Çevre

Dünyada ve de ülkemizde insan nüfusu gün geçtikçe artmakta. Yapılan tahminlere göre, 2007 Haziran ayında Dünya nüfusu 6,6 milyara ulaşmışken 2008 itibarıyla 6,64 milyarı aşmış bulunmakta. 2005 yılı verilerine göre ülkemiz nüfus bakımından 15’nci sırada bulunmakta. Artan nüfus pek çok ihtiyacı doğurduğu gibi enerji tüketimini de arttırıyor.  Dünya genelinde giderek artan enerji tüketimi, enerji kaynaklarının verimli kullanılmasını ve yeni enerji kaynaklarının bulunmasını zorunlu hale getiriyor. Yenilenemeyen enerji kaynağı olarak adlandırılan fosil yakıtlarla artan enerji talebinin karşılanması pek mümkün görülmemektedir. Bu nedenle yeni enerji kaynaklarının kullanılması önem kazanmaktadır.

Enerji çıkmazını ortadan kaldırmak için pek çok alternatif düşünülmektedir. Bunların arasında rüzgâr enerjisi, biyoenerji, güneş enerjisi, jeotermal enerji gibi yenilenebilir enerjilerin yanı sıra ülkemizde de gündemde olan nükleer enerji sayılabilir. Ülkemizde nükleer santral kurulması ilk olarak 1968 de gündeme gelmiş ve çeşitli sebeplerden pek çok girişim sonuçsuz kalmıştır. Nükleer enerji konusu son günlerde ülke gündeminden biraz uzaklaşmışta olsa, her yönü tartışılması gereken önemli bir konudur. Nükleer santrallerin olası olumlu, olumsuz etkileri, çevreyle olan ilişkisi bu tartışmaların odak noktasını oluşturmaktadır.

Nükleer enerji, atomun çekirdeğinden elde edilen bir enerji türüdür. Ağır radyoaktif (uranyum, toryum gibi) atomların bir nötronun çarpması ile daha küçük atomlara bölünmesi (fisyon - parçalanma ) veya hafif radyoaktif atomların birleşerek daha ağır atomları oluşturması (füzyon - birleşme ) sonucu çok büyük bir miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerjiye nükleer enerji denir. Nükleer reaktörlerde fisyon reaksiyonu ile edilen enerji (nükleer enerji) elektriğe çevrilir. Füzyon reaksiyonu Güneşteki reaksiyonlar olarak da ifade edilir. Bu reaksiyonun yarattığı sıcaklık fisyon reaksiyonundakinden çok daha fazladır. Fakat bu yüksek sıcaklığı kontrol edebilecek bir füzyon reaktörü henüz kurulamamıştır.

Nükleer santrallerde enerji; istasyonun merkezindeki reaktörün içinde üretilen ısıyla sağlanmaktadır. Uranyum atomunun zincirleme reaksiyonu sonucu ısı elde edilir. Nötronların sürati önce modülatörden geçirilerek yavaşlatılır ve böylece diğer çekirdekleri parçalamaları kolaylaştırılır. Reaktörde açığa çıkan nötronları emme yeteneğine sahip kontrol çubukları bulunmaktadır. Nötronlar bu kontrol çubuklarına bırakılarak veya buradan çekilerek reaksiyonlar kontrol altına alınır. Reaktörlerdeki ısı bu bölünen uranyum atomları tarafından sağlanır. Reaktörün çevresini bir gaz tabakası sarmaktadır. Kontrol çubuklarından çıkan ısı bu gaz tabakası tarafından emilmekte, ısınan gaz, ısı değiştiricisi de denilen ısı eşanjörüne alınmaktadır. Isı eşanjörü, gazda bulunan ısıyı ufak borulardaki suya iletmesinden dolayı ısı değiştiricisi olarak da adlandırılır. Isı eşanjörünün üstündeki su, aşırı ısınma sonucu buharlaştırılmış olur. Bu şekilde oluşturulmuş buhar yüksek bir ısıya ve yüksek bir basınca sahiptir. Bu yüksek basınç ve sıcaklıktaki buhar kalın borular aracılığıyla türbinlere yollanmaktadır. Türbin içinde pervaneler basınçlı gazla dönerler. Türbin jeneratöre bağlıdır. Türbinin bu şekilde sürekli dönmesiyle enerji üretimi sağlanmış olur. Oluşan buhar yeniden ısı haline gelir ve su yine buharlaşır. Reaktörlerde enerji üretimi aşağıdaki reaksiyonlarla gerçekleşir.

Ülkenizde nükleer santral kurulması ilk olarak 1968 de gündeme geldiğini yazıma başlarken belirtmiştim. 40 yıldır çeşitli zamanlarda gündeme gelen bu konu, 24 Şubat 2008 itibariyle diğer bir aşamaya geçmiştir. Türkiye’nin ilk nükleer santralinin kurulacağı yer Mersin Akkuyu olarak belirlenmiş ve ihale sürreci başlamıştır. Kurulacak reaktörde 2015’te elektrik üretimine geçilmesi planlanmaktadır.

Nükleer santrallerinin çevreyle ilişkisi, olası etkileri neler olabilir? Nükleer santrallerin çevreye ne gibi katkıları olabilir? Nükleer enerji küresel ısınmaya çare olarak kullanılabilir mi?... Küresel ısınmaya neden olan gazların başında gelen karbondioksitin yarısına yakınının bitkiler tarafından yutulmasına rağmen her 20 yılda CO2 seviyesi %10 arttığını biliyoruz. Günümüzde kurulu bulunan nükleer santraller, elektrik sektöründen kaynaklanabilecek yıllık sera gazı salınımının  yaklaşık %17 oranında azaltılmasını sağlamaktadır. Uzmanlar; 1000 MW gücündeki ve % 80 yük faktörüyle işletilen bir kömür santralının yerine aynı güçte bir nükleer santral kullanılmasının, kömür kalitesine ve üretim teknolojisine bağlı olarak üretimde ortaya çıkacak olan 1.3-2.2 milyon ton karbon emisyonunu önleyeceği belirtmektedirler. Nükleer santrallerin 40 yıllık ömrü düşünüldüğünde bir nükleer santral 50-90 milyon ton karbonu önlemiş olacaktır. 1000 MW gücündeki bir nükleer santral, aynı güçteki doğal gaz santralının bir yılda oluşturacağı  0.6-1.0 milyon ton karbonu önleyecektir. Nükleer santraller, fosil yakıtlarla çalışan termik santrallerin oluşturduğu CO2, SO2, NOx(azot oksitler), atık külü oluşturmaz. Dünyada kurulu bulunan nükleer santraller yılda 2300 milyon ton CO2 emisyonuna, 42 milyon ton SO2 emisyonuna, 9 milyon ton NOx emisyonuna, 210 milyon ton kül üretimine engel olmaktadır. Nükleer santrallerin küresel ısınmaya karşı alternatif temiz enerji kaynağı olmasının bir avantajken neden olduğu nükleer atıklar önemli bir dezavantajıdır.

Reaktörlerin Normal Çalışmalarında çeşitli radyoaktif artıklar meydana gelir. Reaktörlerin çalışmalarında oluşan düşük düzeydeki katı, sıvı ve gaz artıklar şöyle sıralanabilir. Katı radyoaktif artıklar; kullanılmış havuz suyu reçineleri, ışınlanmış metal, cam ve plastik kaplar, ışınlanmış deney malzemeleri, sıcak hücre ve baca filtreleri, kontamine olan çeşitli eşyalar, reaktör kalp boşluğu bileşenleridir. Sıvı radyoaktif artıklar; birincil dolaşım devresi su kaçakları, havuz duvarları sızıntıları, vana, boru su kaçakları, reaktör demineralize rejenerasyon suları, nötron demet boruları, sıcak hücre sıvı artıkları, dekontaminasyon duşları, radyoaktif laboratuar artıklarıdır. Gaz artıklar; havuz suyunda ve çeşitli ışınlamalardan oluşan gaz artıklar, ışınlama tüpleri ve nötron boruları gaz çıkışları, sıcak hücre ve dekontaminasyon lavaboları havalandırması ile oluşur.

Reaktörlerin yakıtı olan uranyum ince ve uzun kartuşlar şeklinde reaktöre yerleştirilir. Bu yakıt kartuşları paslanmaz çelik veya benzeri bir elementle kaplanır. Yeter derecede kirlilik birikimi olunca nötron absorblaması yavaşlar ve fisyon üretimi azalır. Uranyum atomlarındaki enerji tükenmiştir. Bu çubuklar son derece sıcak hem de taşıdıkları radyasyon nedeniyle tehlikelidir. Bu durumda yakıt kartuşu çıkartılmalıdır. Bu şekilde elemanda atıklar, daha konsantre edilmiş, daha radyoaktif ve dolayısıyla daha tehlikelidir.

Nükleer atıkların uzaklaştırılması için çeşitli yöntemler uygulanmış ve yeni yöntemler araştırılmakta. Nükleer atıkların okyanus tabanına gömülmesi uygulanmış olan yöntemler, kutuplardaki buzullara gömülmesi, dış uzaya gönderilmesi veya transmutasyon yöntemi düşünülmüş ve araştırılmış yöntemlere örnek verilebilir.  Ancak son yıllarda nükleer güce sahip olan ülkelerde, nükleer atıkların derin yeraltı depolarına gömülmesi tercih edilen bir yöntem olarak görülmektedir. Radyoktif sıvı atıklar özel kaplarda toplanır. Katı atıklar ise özel kaplarında hemen gömülür ve bozulma yoluyla aktivitelerinin azalması için beklenir. Radyoaktif artıkların işlenmesi ‘seyrelme’ ve ‘yoğunlaştırma ’  olmak üzere iki genel kategoride toplanır. Seyreltme metodu genel olarak alçak aktiviteli sıvı artıklara uygulanır. Buna karşıt yoğunlaştırma, katı artıklar ve yüksek aktiviteli sıvı artıklar için daha uygun bir metottur. Bu işlemleri radyoaktif atığın bir yere toplama’ veya ‘ nihai zararsız hale getirme’ işlemleri izler.

Nükleer santrallerin tartışılmasına farklı bir boyuttu da nükleer kazalardır. Nükleer santrallerin işletmede oldukları sürede sürekli denetim altın bulunduğunu belirtilmekte aynı zamanda nükleer santrallerin çevre ve insana zarar verebilecek şekilde kaza yapma riskinin günümüzde kullanılan diğer teknolojik ürünlere göre çok az olduğunu belirtilmektedir. nükleer santrallerle ilgili bu görüşlerin yanı sıra aşağıda verilen nükleer kaza örnekleri nükleer santrallerin olası kazalarla insan hayatını tehlikeye sokacağı ihtimalini akla getiriyor.

1957 - Windscale (İngiltere): Metal uranyum yakıt elemanlarının soğutulması kaybı sonucu çıkan reaktör yangınında fisyon ürünleri atmosfere yayılmıştır. Hemen çevrenin ve çalışanların izlenmesine başlanmış, bir süre için süt dağıtımı durdurulmuştur.

1958 - Chalk River N.R.U. (Kanada): Bozuk yakıt elemanlarının reaktör korundan çıkarılması sırasında, yakıtın taşıma konteynırına sıkışıp, daha sonra depolama kuyusuna düşerek yanması ile oluşan kazada ve tamirat sırasında 3 kişi 100-200 miliSievert, 15 kişi 50-100 mSi., 30 kişi 30-50 mSi. radyasyon almıştır. Küçük bir alana da radyoaktif ürünler yayılmış ancak yerleşim bölgesinden uzak olduğu için bu fazla önemli olmamıştır.

Mart 1965 - Chinon A1 (Fransa): Girilmez işaretini görmeyip, yakıt değiştirme bölgesine giren bir işçi 0.50 Gray doz radyasyon almıştır.

Eylül 1979 - Chinon A2 (Fransa): Karbon-dioksit kaçağını bulmak için yapılan bir çalışma sırasında iki işçi 340 mSi ve 110 mSi. doz radyasyon almıştır.

KAYNAKLAR