YİTERBİUM (Yb) MADDESİNİN ÇOK AYRI ÜÇ YERDE KULLANILMASI

1)      Yiterbium, Neobium gibi nadir toprak elementidir. Ayrıca fisyon ürünlerinden biridir. Polimerlere katıldığında, polimerde çapraz bağların meydana gelmesine sebep olur, malzeme son derecede kuvvetlenir. Yiterbium atom reaktörlerinde fisyon olayından da meydana gelir. Eskişehir, Sivrihisar’da 17 nadir toprak elementi vardır. Toprak çok değerlidir. Yiterbium bu elementlerden biridir.

2)      Yiterbium, otomotiv sanayiinde, elektrikle çalışan arabaların akülerinde çok kritik bir rol oynar. Akülerin ömrünü kısaltan istenmeyen malzemelerin otomatik arıtılmasını sağlar. Bu bilgiyi, Piri Reis Üniversitesi’nin organize ettiği “2017 İleri Teknolojiler 5. Çalıştayı” nda, DMA Yönetim Kurulu Başkanı Önder Yol’un “Ulusal Elektrikli Araç Üretimi” sunumundan öğrendim. Davetli panelinde “Türkiye’mizi Elektrik Enerjisine Doyuracak Dört Kestirme Yol” adlı sunumum okuyucu tarafından izlenebilir.

3)      Yiterbium’un üçüncü kullanıldığı yer çok ilginçtir. “Zaman Kristali”! Dünyada şimdiye kadar iki değişik zaman kristali inşa edildi. İki birbirinden bağımsız araştırma grubu, birisi University of Maryland’de, diğeri Harvard Üniversitesi’nde iki değişik zaman kristali inşaa edildi. Prof. Yao, “birbirinden çok farklı iki sistemde aynı olayı görmek son derecede şaşırtıcı” dedi. University of Maryland’de Ocak 2017’de, elektron spinleri karıştırılmış on tane Yiterbium iyonundan yapıldı. Durumu Fiona MacDonald şu şekilde rapor etti. “Zaman kristalinde iyonlar denge durumunda değildi, bunu yapabilmek için iki lazer kullanıldı. Bir lazer manyetik alan yarattı, diğer lazer atomların spinlerini değiştirdi. Atomların spinlerinin değiştirildiği bu zaman kristalinde sistem sadece lazer pulslarının yarı hızında spin değiştirmesi yaptı.” Harvard zaman kristalinde, elmasın içine azot atomları o kadar çok kondu ki kristal siyah oldu. Bu azot atomlarının spini yön değiştiriyordu, tıpkı Maryland Üniversitesi’ndeki Yiterbium iyonları gibi. Sonuçlar hakemlerden geçti, Nature dergisinde yayınlandı. Bu kristallerden çok yapıp kullanılmaya başlanacak. Bunların en yaygın kullanılışı, bilgisayarda kuantumla hesap yapmaktır.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

23.12.2017

NEDEN TORYUM KULLANIMI YAYGINLAŞMADI?

Yeşil çekirdek Toryumlu reaktörlerde Plutonyum üretilmez. 1960’lı yıllarda harpçi büyük ülkelerde nükleer silahlanma yarışı vardı. II. Cihan Harbi’nde hedef, birbirini en kısa zamanda alt etmek düşünülüyordu. Bir vuruşta 235.000 kişiyi öldürmek gibi. Daha önce Toryum reaktörleri yapılmış, enerji üreten sistemler bir tarafa atılıp, Plutonyum üretmek birinci sırayı almıştır. Dünya çapında bilim adamı Alvin M. Weinberg ve diğerleri Toryumun terkedilmesinin büyük yanlış olacağını söyledikleri ve yazdıkları halde Toryum bir tarafa bırakıldı.

Hiroşima’daki harp müzesinden size iki anı anlatmak isterim. Birincisi bombaya yakın bir noktada  bir hastanenin laboratuarından alınmış bir örnekte kimyasal madde dolu laboratuar şişelerinin ısıdan birbirine kaynamış olduğunu görürsünüz! İkincisi bir duvardır. Bomba patlama anında, patlama noktasından 800-1000 metre uzaklıkta bir adam arkasını duvara vermiş duruyor. Patlamada adamcağızın gölgesi duvara nüfuz ediyor, bariz bir iz bırakıyor. Japonlar duvarın gölgeli kısmını kesip müzeye yerleştirmişler. Adamcağız erimeye fırsat bulamadan buharlaşmıştı. Buna biz fizikte “süblümleşme” deriz. Daha ne dramlar... Müzede bomba atıldıktan 8 dakika sonra çekilmiş 2 salon büyüklüğündeki fotoğrafı da görebilirsiniz.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

23.12.2017

TÜRKİYE İÇİN KAÇIRILAN İKİ ÖNEMLİ FIRSAT

Kaçırılan büyük fırsatlardan birisi, 1989-1990 yılları arasında Sovyet Sosyalist Cumhuriyeti’nin parçalanması sırasında Rusya dışına çıkmak isteyen, deneysel ve teorik (kuramsal) çalışan ilim adamlarının başka ülkelerce kapışılması olayıdır. Amerika Birleşik Devletleri daha fazla Rus atom alimlerinin başka ülkelere gitmemeleri için Rusya’da büyük bir merkezde mütevazi bir ücretle onları tutmasını bildi. Türkiyemiz ancak çok az sayıda teorikçi bilim adamlarını aldı. Neden teorikçi aldı? Deneysel çalışan birçok alim vardı! Türkiye neden deneysel çalışmaz? O sıralarda, Maçka’da Türk Bilim Akademisi toplantısında Atatürk’ün gerçekleştirdiği 1933 üniversite reformu konuşuluyordu. Bir soru sorabilir miyim dedim ve şu soruyu sordum. “Efendim, 1933 reformundan bahsediyorsunuz, neden 1989-1990’da olan çok önemli olaydan hiç bahsetmiyor sunuz? Türkiye çok mühim alimleri niçin memleketimizde çalışmak üzere davet etmedi?” Cevap uzun bir suskunluk. Türkiye deneysel çalışmak istemiyor. O değerli alimler bir daha ele geçer mi?

Kaçırılan ikinci önemli fırsat Kazakistan’da gözlerimin önünde gerçekleşti. Sene 2007,  Türk Fizik Derneği’nin çok faydalı çalışmaları arasında düzenlenen Kazakistan’ın ilmi toplantısındayız. Deneyci ve teorik birçok Kazak nükleer alimlerinin katıldığı uluslararası önemli bir toplantı. Kazaklar ileri nükleer laboratuarlarını bize bütün detayı ile açtılar. Her zaman müşterek deneysel çalışma yapabileceklerini tek tek gösterdiler. Birçok Kazak alimi bizi evlerine davet ettiler. Türkçe öğrenmeye çalıştıklarını söylediler. Hızlandırıcıları, deneysel imkanlarını bize açtılar. Çok samimi bir atmosfer içinde Alma Ata’da çok güzel günler geçirdik.

Bizde olmayan bu deneysel imkanları müşterek birçok projeye dönüştürmek işten bile değildi. Türkiye bu fırsatı da kaçırdı. Deneysel çalışma istemiyor. Neden?

Doç.Dr.Çetin ERTEK

23.12.2017

5. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI

Bu çalıştay 23 Ekim 2017 tarihinde Piri Reis Üniversitesi’nde Tuzla’da yapıldı. Önemli noktaları siz okuyucularımla paylaşmak istedim.

Çalıştay Başkanı Prof.Dr. Yüksek Mühendis Oktay Alnıak idi. Açılış konuşmalarından sonra Prof.Dr. Ünver Kaynak (TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi) dünyada ve Türkiye’de orta ve yüksek irtifa insansız hava araçları hakkında güzel bir sunuş yaptı. Türkiye’nin bu işi yakından takip ettiği ve bazı başarılı noktalara vardığı kanaatine sahip olduk. Murat Kurtlar (BOSCH Sanayi ve Ticaret A.Ş.) Endüstri 4.0 ile geleceği şekillendirmek konusunda bizleri aydınlattı. Önder Yol (DMA Yönetim Kurulu Başkanı) ulusal elektrikli araç üretimi hakkında çok önemli başarılardan bahsetti. Elektrikli aracın bütün soft-ware ve hardware’ini %100 kendilerinin üretttiklerini anlattı. Bunu takip eden kısımda, Başkan Prof.Dr. Taner Berksoy (Piri Reis Üniversitesi) başkanlığında, bilgi çağı matematiği, Prof.Dr. Atilla Aşkar (Koç Üniversitesi) tarafından incelendi. Yük.Müh. Hasan Büyükkutlu, (Kutlusan Kafes San. Tic. A.Ş. Genel Müdürü) dünyada açlık tehlikesi ve gıda sanayiinde ileri teknolojiler hakkında bilgi verdi. Prof.Dr. Bilgin Kaftanoğlu (Atılım Üniversitesi) sanayi gelişiminde neredeyiz ve sanayi 4.0 devrimine nasıl intibak edeceğiz, konusunu irdeledi. BOSCH Sanayi Bölge Müdürü Murat Kurtlar endüstri 4.0 teknolojik uygulamalar hakkında örnekler verdi. Prof.Dr. Kenan Taş (Çankaya Üniversitesi), teknolojinin gelişiminde matematiğin önemini anlattı. Davetli panelinde, nükleer, plazma ve hızlandırıcı teknolojileri irdelendi. Başkan Prof.Dr. Saleh Sultansoy (TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi) kalkınmayı hızlandıran teknoloji, parçacık hızlandırıcılarını anlattı.

Doç.Dr. Çetin Ertek (ÇNAEM (E)) Türkiye’mizi elektrik enerjisine doyuracak dört kestirme yolu tanıttı. Birincisi, ergimiş toryum tuzlu reaktörler, ikincisi Kanada tipi reaktörlerde toryum kullanılması, üçüncüsü çakıl taşı tipli toryum reaktörü, dördüncüsü de hızlandırıcı yardımıyla kullanılan toryum reaktörleri. Ergimiş toryum tuzlu reaktörler Amerika’da II.Cihan Harbi’nden önce kendisini kabul ettirmiş reaktörlerdir. Toryum reaktörleri ile bomba yapılamadığı için uranyuma geçilmiştir. Toryum SAMOFAR topluluğu, uluslararası olarak  2015’te kurulmuştur. 11 partnerin yanında İsviçre ve Meksika’nın ve diğer firma ve devletlerin katılımı ile bir prototip üzerinde çalışmaktadırlar. 2017 Temmuz ayı başında İtalya’da yapılan başarılı toplantıda, Türkiye çeşitli kurumlarından 10 uzmanla toplantıya davet edilmiş ve katılmıştır. Proje üzerinde ciddi çalışılmaktadır. Nükleer ciddi ve çok çalışmak ve bilgi isteyen bir daldır. 1000 M Watt’lık bir toryum reaktöründe 24 saat/365 günde 0.44 ton toryum ve 0.44 ton uranyum tüketimi olur. Diğer tip reaktörlerde 200 ton uranyum yakılır. Eskişehir’de yılda 5000 ton nadir toprak elementleri üretilse 150 ton toryum dioksit elde edilir. Türkiyem ne olursun bunları yap. İlk 10’a hemen girersin. 75 milyar dolar her yıl cebinde kalır, dışarı gitmez. Bütün gençlere iş bulursun.

Daha sonra Piri Reis toplantısında Dr.Mehmet Hulusi Turgut (TAEK-ÇNAEM (E)) yeni nesil ileri reaktör tasarımlarını anlattı. Prof.Dr.Alemdar Hasanoğlu, temel bilimler ve ileri teknolojilerin entegrasyonunu anlattı. Prof.Dr. Beycan İbrahimoğlu (Anadolu Plazma Teknoloji Enerji Merkezi) geleceğin enerji kaynağı plazmayı bize tanıttı.

Prof.Dr. Oktay Alnıak ve Prof.Dr. Fevzi Bedir, Prof.Dr. Necdet Aslan, Doç.Dr. Yüksel Palacı katı cisimler mekaniğini anlattılar. Prof.Dr. Metin Gürü, Duygu Aydın, Pelin Sedir ve Fatih Akkurt Titanyum Floraborat ve alev geciktirici olarak kullanılmasını anlattılar. Ö.Alparslan Kaya, K. Çakır ve Doç.Dr. Yahya Bozkurt St-37 çeliğinin yüzey mekanik özelliklerinin farklı termal püskürtme kaplama yöntemleri ve farklı alaşımlarla kaplanıp değişimin incelenmesini irdelediler. NUTEK Danışmanlık A.Ş.’den Yıldıray Özbir, piezo-elektrik kristallerle direkt elektrik üretimini anlattı. Doç.Dr. Yüksel Palacı teknik seramiklerin işlenmesini anlattı. Ahmet Saim Paker plastik enjeksiyon kaplama tekniğini irdeledi. Dr. Tamer Saraçyakupoğlu, yakıt tankı üretim ve test yöntemlerini anlattı. Ayşegül Sezegen ve Dr. Yıldız Aksoy bina kabuklarında yeni yöntemleri tanıttı.

Elektrik, Elektronik ve Bilgisayar Teknolojileri kısmında Oktay Alnıak ve İpek Yazıcıoğlu, “Electric Conductivity and Resistivity of Aliminium Alloys for the Application of  Electric Counters” üzerinde durdular. Dr. Cenk Atlığ, süper bilgisayarlarla yüksek performanslı verimli hesaplamayı anlattı. Ünal Anzakoğulları Akıllı Şehirler ve AB Akıllı Şehir örnekleri üzerinde durdu. B.Bıkmaz, E. Çerkezoğlu, M. Akel, kanatlı kümes hayvanları için doğaya özdeş LED aydınlanma armatürünü anlattılar.

M. Çavdar, Prof. H. Bodur AC-DC dönüştürücü devrenin karakteristiğini anlattılar. Turgay Çoruhlu, tarım sektöründe soğuk plazma teknolojilerinin kullanımını bize tanıttı. Prof.Dr. Arsev Eraslan Apollo yazılımları ve Türkiye’de milli uçak yazılımları hakkında deneyimleri anlattı. T. Kayaarası, “Enerji Kaynaklarının Kullanımında İleri Teknoloji” yi irdeledi. S.E. Kızışar, “Geleceğin Enerji Kaynağı: Plazma” yı anlattı. D. Özcan ve Prof.Dr. Ayşe Nilgün Akın “Katalitik Teknolojiler ve Sürdürebilirlik”  hakkında bilgi verdiler. R.T. Sirmen renk kodlarının kullanımındaki sorunları anlattı. S. Turgut, Dr. Erkan Karacabey ve Prof.Dr. Erdoğan Küçüköner, “Gıda İşlemlerinin Değerlendirilmesinde Kemometrik Yöntemler” üzerinde durdular. Y. Turgut, S. Turgut, Dr. Erkan Karacabey ve Prof.Dr. E. Küçüköner, “Ohmik Isıtma İşlemi ve Gıda Endüstrisinde Kullanım Alanları” nı anlattılar. Oktay Alnıak “Üniversite-Sanayi İşbirliği” hakkında görüşlerini sundu. İlker Dağlıoğlu, büyük şehirler için stratejik su depolama sistemleri ve deniz platformlarını anlattı. Dr. Ergün Demirel sosyal bilimlerde ileri teknolojilerin kullanılmasını irdeledi. Dr. T. Erkmen “Technological Invention on Maritime Transport Activity” hakkında bilgi verdi. Uzakyol Kaptanı C. Güllapoğlu, simulatör uygulamalarında yeni bir yaklaşım: PRU simulatörlerini anlattı. Yusuf  Fuat Gülver, “Teknolojiye Yön Veren Türk Mühendislerinden Beşi: F. Erdoğan, A.C. Eringen, S. Kakaç, T.N. Veziroğlu ve L.A. Zade” yi anlattı. Prof.Dr. Seigo Hashimoto, “Major Advancements on Marine Diesel Engine” hakkında konuştu. Doç.Dr. Onur Lenk, Çevre ve İnsana yönelik coğrafya üzerinde durdu. Doç. Y. Palacı, M. Olgun “Denizcilikte Yapısal İntikal ve Eklemler” i anlattı. Prof.Dr. Tamaz Vashakmadze ve Yusuf Fuat Gülver, “Uluslararası Bilim-Teknoloji-Eğitim İşbirliği İmkanları” nı anlattılar.

Kapanış panelinde on değişik üniversiteden on profesör görüşlerini anlattılar.

16.12.2017

Doç.Dr.Çetin ERTEK

NEDEN ERGİMİŞ TUZLU TORYUM REAKTÖRÜ (ETR)?

1.      Ergimiş tuzlu toryum reaktörü şu anki Türk teknolojisine uygun.

2.      Elektrik üretim verimi mevcut reaktörlere göre daha yüksek.

3.      Reaktör kurulması ve üretim maliyeti daha düşük.

4.      600-800^o C’ta ergimiş Toryum-Uranyum Lityum Florür karışımı sıvı halde dolaşım halindedir. Toryum Florür ve U-233 florür hemen çevresindedir. Toryum-232 içine bir nötron girer fisyon yapan U-233 meydana gelir.

5.      Yakıt 1400^o  C kadar ısınsa bile kaynamaz, sıvılığını korur.

6.      Öteki reaktörlerdeki gibi su ile soğutulmaz, hidrojen patlamasına sebep olmaz.

7.      Sıvı yakıt sisteminin patlama riski yoktur.

8.      İzotopların suya, toprağa, atmosfere karışması yoktur.

9.      Sıvı tuz karışımı çok ısınırsa alttaki tıpa kendiliğinden erir ve sistem alt kritik olur.

10.  ETR bir kere çalıştırıldıktan sonra kendi kendine güvenli çalışır.

11.  Akkuyu nükleer atıklarını yakma kabiliyetine sahiptir.

12.  Plutonyum üretimi hemen hemen yok gibidir.

13.  Atıkların ömrü onbinlerce yıl değil 300 senedir.

14.  ETR’lerde elektriğe çevrim verimi % 42-48 kadardır. Ötekilerde % 30-33’tür.

15.  Hemen yakınındaki kimya, metalurji tesislerini de besleyebilir.

16.  Aynı zamanda ısı da üretebilir.

17.  Ayrıca hidrojen üretebilir.

18.  Başlangıçta düşük zenginlikte U-235 ce zengin UF₄ kullanılır, U-233, U-235’ten sonra devreye girer.

19.  1000 Mwe lik bir reaktör 24 saat/365 günde 0.44 ton Toryum ve 0.44 ton Uranyum tüketimi olur. Ötekilerde 200 ton Uranyum gerekir. Bu kadar büyük fark şundan ileri gelir: Uranyumun iki izotopu vardır. U-235 ve U-238. U-238’in yüzdesi %99.3’tür. Uranyumda sadece U-235 fisyon yaptığından ve enerji ürettiğinden ötürü Uranyumun tamamını çok yakmak gerekir.

20.  Eskişehir’de yılda 5000 ton NTE (Nadir Toprak Elementleri) üretilse, 150 ton Toryum dioksit elde edilir.

21.  17 ülke Toryum reaktörü üzerinde çalışıyor.

22.  Temmuz 2017 başı, beş kişilik Türk ekibi Politeknik-Milano Como toplantısına katıldılar. Biz ikinci kere katıldık.

23.  2015-2019 yılları arasında tamamlanması öngörülen bu proje iyi ilerlemektedir.

24.  Toryum fisyon ürünlerinin %84’ü kararlı oluyor.

25.  Riskleri, bilinen reaktörlere nazaran daha az olduğundan Yeşil Nükleer Enerji olarak tabir edilmektedir.

26.  Th reaktörleri niçin uzun müddet devrede kalmadı?

27.  Gas fisyon ürünleri sirkülasyon pompaları tarafından verimli bir şekilde atılır.

28.  Yakıt tuzu (-) sıcaklık katsayısına sahiptir, güvenlidir.

29.  Reaktör gücü kontrol çubuğu olmadan “power demand” değiştirilerek elde edilir. Silindirik blanket U-233 üretir. Fluorination ile elde edilir.

30.  MSR “reactivity feedback”  için çok uygundur. “Decay heat removal” çok kolaydır. Reaktör çoğaltıcı (Breeder) olarak çalışabilir. Anında istenen aktinidler içinden çekilip alınabilir. (Reaktörü durdurmadan).

31.  60-80 sene çalışıp size elektrik enerjisi sağlıyor, üstelik istenmeyen tehlikeli atık malzemelerini “para ile” yakıyor. Atık masraflarını ortadan kaldırıyor. (Kaynak: J. Serp et.al “MSR in generation IV, Overview and Perspectives” Progress Nucl.Ener.2014)

32.  Gaz fisyon ürünleri verimli bir şekilde temizlenir. (Kaynak: E.S. Bettis et.al “The aircraft reactor experiment design and construction” Nuc.Sci.and Engineering 2, 804, 1957 Yazar: Delf Univ. Of Technology Prof. Jan Leen Kloosterman.

33.  Aktinitleri recycle kapasitesine sahiptir.

34.  Hızlı nötron spektrumunda çalışabilir. Yakıt tuz kompozisyonu reaktör çalışırken bile kolaylıkla değiştirilebilir. (Yakıt elemanları katı olmadığı için.)

35.  Endonezya projesi Thorcon (ABD) yürütmektedir. 2.4 US-cent/kwh olacak. 2020’de ticari üretime geçecek. Okuyucularım maliyeti Akkuyu ile karşılaştırabilirler.

16.12.2017

Doç.Dr.Çetin ERTEK