..

..
..

11 Nisan 2018 Çarşamba

BİR ELEKTRONİK DEVREDE ELEKTRONLAR HANGİ HIZDA HAREKET EDERLER? BUNU HIZLANDIRMAK MÜMKÜN MÜDÜR?



Lap-top bilgisayar teknolojisinde aletin tabanında meydana gelen ısıyı almak baş ağrılarına sebep olmaktadır. Buna ait bilgileri seneler önce Özyeğin Üniversitesi’nde Prof.Dr. Duran Leblebici’nin oğlu Levent Leblebici’den güzel bir konferansta öğrenmiştik. Bu teknolojide hedef, ışık hızı ile çalışan bilgisayarları gerçekleştirmektir.
Şimdi gençlere bir teklif sunacağım. Atom reaktöründe, 10 dakika nötronlarla ışınlanmış bakır, nikel gibi bir tel düşünelim. Nötronlarla ışınlanmış bu telle reaktörden çıktıktan sonra bir devre yapsak, bu devrede bir güç üreteci olmadan bir akım geçer ve bu akımı meydana getiren parçacıklar elektronlar değil beta parçacıklarıdır. Beta parçacıkları yüksek enerjili (dolayısıyla yüksek hızlı) elektronlardır. Kalem şeklindeki bu alet, güç kaynağı kullanmadan, reaktördeki nötronların yoğunluğunu bize veren bir alettir. Reaktörlerde uranyum yanma miktarını da bize veren self-powered nötron detektörüdür. Uranyum yanma miktarını bize verebilmesi için telin o uranyumdan yapılması gerekir. Devrede dönen beta parçacıklarının enerjisi bellidir, hızı hesaplanabilir. Devrede elektronlar çok daha hızlı olduklarından bilgisayarın daha hızlı hesap yapması sağlanabilir mi?
Diyelim ki genç merak etti, reaktörde nikel teli ışınlayacak. 1975 yılında hastahanelerimize izotop üreten Çekmece’ye ne oldu? 24 seneden beri bir tek nötron üretmemiş olan Çekmece Araştırma Merkezi’nde bunu yapmasına imkan yoktur. Çekmece’deki reaktör çalışmaya hazırdır. 3 seneden beri Ankara’dan çalışma izni gelmemektedir. Türkiye nükleer enerjiye nasıl girecek?
Gençler tek bir çınar yaprağı alın. Üstüne altına bakır iletken levhalar koyun, devreyi bir voltmetreye bağlayın. 1 voltu alet üzerinde okursunuz, 10 tane yaprağı üst üste koyun, alet 10 volt değil 12 volt gösterecektir. Acaba neden? Bu deneyi çeşitli yapraklar için yapabilirsiniz.
Doç.Dr.Çetin ERTEK

30.03.2018

NÜKLEER ENERJİNİN TÜRKİYE’DEKİ YERİ VE GELECEĞİ



Çekmece Nükleer Araştırma Merkezi’nde (ÇNAM) nötronları ürettiğimiz TR-I reaktörü, 27 Mayıs 1962’den 11 Eylül 1977’ye kadar sürekli olarak 15 yıl başarı ile çalıştırılmıştır. ÇNAM’ın üst kuruluşu Türkiye Atom Enerjisi Kurumu’dur. Sonra sisteme Ankara Nükleer Araştırma Merkezi de katıldı. İstanbul Teknik Üniversitesi’nde, Prof.Dr. Nejat Aybers önderliğinde Nükleer Enerji Enstitüsü de 1960’ların başında faaliyete geçti. Çekmece’de TR-I Yüzme Havuz tipi araştırma reaktörü kuruldu. Teknik Üniversitesi’ndeki araştırma reaktörü TRIGA-MARK II tipi idi. Çekmece’de herkes dahil insan gücü 210 kişi kadardı. Şu anda Çekmece’de 220 kişi çalışmaktadır. 24 seneden beri tek nötron üretilmemiştir. Bizimle birlikte çalışmalarına başlayan Japonya ve Kore kendi 1200 MWe gücündeki reaktörlerini %100 kendi uzmanlıkları ile yapmışlar, kendi elektrik ihtiyaçlarını sağlamışlar ve reaktörleri ihraç edecek hale gelmişlerdir.
380.000 ton Toryum, elektrik enerjisi üretmek için Eskişehir Sivrihisar’da bizi bekliyor. 1978’de Ecevit zamanında kamulaştırıldı. Toryum Ender Topraklar Platformu Yayın No:1’de, 17.03.2013 tarihinde, Toryum Türkiye’nin Nükleer Enerji Alternatifi, Toryum değerlendirilmesi adı altında çok güzel bir şekilde Mustafa Özcan Bey tarafından yayınlandı. Çekmece, zaman içinde, zaten Toryum çubukları, Toryum paletleri, Toryum diskleri (yerli yapım) elde etmişti. Metalurji ve Kimya bölümlerinde yeteri kadar bilgi birkimimiz var.
İnsanımızın mutlu olması için ülkemizin 21. Yüzyılda çağdaş uygarlık düzeyine ulaşması gerektiği yönündeki ülküsel beklentimiz ihtiyaç şekline bürünerek en temel evrensel talebimize dönüşmüş olduğu hepimiz için aşikar bir şeydir. 75 milyar dolar senede dışarıya petrol ve doğal gaz için akıtmıyacağız.
Hızlandırıcı ile çalışan Toryum reaktörleri, Nobel’li İtalyan fizikçisi Carlo Rubia tarafından bulunmuştur. Kendisi 2013 yılında Türk Fizik Derneği’nin davetlisi olarak gelmiş ve İstanbul Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi konferans salonunda çok güzel bir sunumda bulunmuştur. Eskişehir, Sivrihisar’da aynı topraklarda 17 cins çok değerli nadir toprak elementleri de vardır. Bunlar en iyi kalitededir. İhaleye çıkılır. Türk firmaları seçilir, onlar topraktaki bu nadir elementleri fiziksel ve kimyasal metodlarla ayırır. Kenara konan malzeme Toryum’dur. Ondan da elektrik enerjisi elde edilir. Toryum reaktörü çevreyi kirletmez, temiz özelliktedir. Sürdürülebilir kaynaktır. Sera etkisi yoktur. Karbondioksit salmaz. İçinde su olmadığından hidrojen patlaması olmaz. Reaktörün erimesi olamaz. Çevreye atık bırakması yoktur. Yapımı şu anki Türk teknolojisine uygundur. Hem ısı, hem elektrik üretebilir. Elektrik üretim verimi mevcut reaktörlere göre daha yüksektir. Reaktör kurulması ve üretim maliyeti daha düşüktür. 600-800o C ergimiş Toryum-Uranyum Lityum Florür karışımı devamlı dolaşım halindedir. Toryum florür ve U-233 florür hemen çevresindedir. Yakıt 1400o C  kadar ısınsa bile kaynamaz, sıvılığını korur. Sıvı yakıt sisteminin patlama riski yoktur. İzotopların suya, toprağa, atmosfere karışması yoktur. Sıvı tuz karışımı çok ısınırsa alttaki tıpa kendiliğinden erir ve sistem alt kritik olur. Ergimiş Toryum reaktörü bir kere çalıştırıldıktan sonra kendi kendine güvenli çalışır. Akkuyu’dan çıkacak nükleer artıkları yakma kabiliyetine sahiptir. Plutonyum üretimi hemen hemen yok gibidir. 250 sene sonra atom santralından eser kalmaz. Ergimiş Toryum reaktöründe elektriğe çevrim verimi %42-48 kadardır. Öteki reaktörlerde bu oran %30-33 civarındadır. Üretilen elektrik enerjisi civardaki kimya, metalurji tesislerini de besleyebilir. Başlangıçta düşük zenginlikte U235’ce zengin UF4 kullanılır. U-233, U-235’ten sonra devreye girer. 1000 MWe’lik bir reaktör 24 saat/365 günde 0.44 ton Toryum ve 0.44 ton Uranyum tüketimi olur. Ötekilerinde 200 ton uranyum gerekir. Eskişehir’de yılda 5.000 ton nadir toprak elementi üretilirse 150 ton Toryum dioksit elde edilir. 17 ülke Toryum reaktörü üzerinde çalışıyor.
Temmuz 2017 başı 5 kişilik Türk ekibi POLİMİ-İtalya Como gölü toplantısına katıldılar. Biz ikinci kere katıldık. 2015-2019 yılları arasında tamamlanması öngörülen bu proje iyi ilerlemektedir. Toryumun fisyon ürünlerinin %84’ü kararlı oluyor. Radyasyon çıkarmıyor. Riskleri, bilinen reaktörlere göre daha az olduğundan Yeşil Nükleer Enerji olarak tabir edilmektedir. Th reaktörleri niçin uzun müddet devrede kalmadı? Gaz fisyon ürünleri sirkülasyon pompaları tarafından verimli bir şekilde atılır. Yakıt tuzu (-) sıcaklık katsayısına sahiptir. Reaktörün kontrol çubuklarına ihtiyacı yoktur. Silindirik blanket U-233 üretir. Reaktörde katı yakıt elemanları olmadığı için yakıt-tuzu kompozisyonu kolaylıkla ddeğiştirilebilir. (Kaynak: J.Serp.et.al.”MSR in generation IV-Overview and Perspectives” Progress Nucl.Ener.,2014) (burada MSR-Molten Salt Reaktör anlamındadır.) ABD ile birlikte Endonezya projesi Thorcon tarafından yürütülmektedir. 2020’de ticari üretime geçecektir. 2.4 US-cent/kWh’e mal olabilecektir. (Akkuyu 19.2 US-cent/kWh rakamından ne haber?)
Birleşmiş Milletler’de rastladığım güvenlik raporundan kısaca bahsetmiştim. Nükleer enerji çevrecidir. Bacasından CO2 çıkmaz.  Yaklaşık 450 nükleer güç reaktörünün 60 yıldan beri çalıştığını farzedersek, atmosfere vermediğimiz karbondioksit miktarı milyarlarca tonu bulur. Nükleer çevrecidir. Ne yazık ki güneş ve rüzgar santrallarının problemleri kendini göstermeye başlıyor. Reaktörler bilhassa Toryum reaktörleri, modüler olarak yapıldığı için kazalar az ve kontrol edilebilir olmaktadır. Th reaktörü modüler olarak yapıldığından 250 Mwe’ten 10 tanesi yan yana 2500 MWe’lik elektrik üretir. Birbirinin peşi sıra yapılacak Toryum reaktörleri son ünitelere doğru çok ucuza mal edilebilmektedir. (Yapım kolaylığı avantajları) Modüler reaktörlerin büyük avantajları vardır. Afrika çölünde yapılan güneş santralındaki Avrupa’ya enerji taşıma problemlerinden bahsedebiliriz. Bu konuda Prof.Dr. Carlo Rubia’nın internetteki enerji üzerine 1.5 saatlik videosunu gençlerimize tavsiye ederim. Önemli nükleer kazalar, 60 seneden beri çalışan 444 nükleer reaktörün içinde, 3-mile island, Çernobil ve Fukuşima’dır. Fukuşima’da 19.8 metrelik tsunami dalgaları sistemi mahfetmiştir. Direkt nükleer kaza değildir. Çernobil’de, düşük güçte bir deney yapıldığı için operasyon ekibinin hatası yüzünden kaza oluşmuştur. Birbirinden bağımsız reaktörü otomatik durduran 3 ayrı sistem, operatörler tarafından elle kapatılmıştır. Genelde hiçbir güç reaktöründe deney yapılmaz. 3 mile island’da ise kızgın metale suyun değmesiyle hidrojen gazı patlamasıyla kapalı reaktör kazanında radyasyonlar dışarı çıkmadan kaza meydana gelmiştir. Hindistan’da Bopal’de (doğal gaz santralında bir günde kaza sonucu 30.000 kişi ölmüştür. Nükleer’de çok iyi yetişmiş, tecrübeli teknik elemanlar ve mühendisler kullanılmalıdır. Çernobil’de operatörler bağımsız 3 koruyucu sistemi elle devre dışı bırakmış olmasalardı, reaktöre hiç birşey olmazdı.
Toryum reaktörü için çalışan “FİGES”  ileri mühendislik ve ARGE teknolojileri şirketi, Uluslararası Toryum Projesi’nin saygın kuruluşları arasındadır. 250 Mwe’lik bir proto-tipin ısı değiştiricilerinin teorik hesapları üzerinde çalıştığı gibi ileri seviyede ısı dönüştürücülerinin simülasyonlarını da başarı ile yürütmektedir. Şirketin sahibi Sayın Dr. Tarık Öğüt son derecede başarılı bir işadamımızdır. Şirketi Milli Savunma Bakanlığımıza çok önemli üretimleri gerçekleştirmiş, simülasyonlarla Avrupa çapında bir ARGE şirketidir. Toryumu desteklemesi bizim için bir şanstır. Seçkin Türk firmalarına davetimdir. Bu konuya yakın firmalarımızın, kendi içinde birer çekirdek üniteyi büyütmeleri kendileri ve ülkemizin geleceği bakımından son derecede faydalı olacaktır. Nükleer teknolojinin birçok dalda öncü rolü oynayacak yanları vardır. Başarı yüzdesi artar. Bakın Tarık Bey neler yazıyor: “Nükleer enerji konusunda toplumların bilinçlendirilmesi çok yetersiz olduğu için, insanlar arasında nükleer enerji konusunda daima bir şüphe ve korku mevcuttur. Bunu yenmenin tek yolu, bilinçlenme düzeyinin yükseltilmesidir. Nükleer teknolojiler konusunda, ilkokuldan başlayarak tüm eğitim boyunca gerekli teknolojik bilgilendirme ve bilinçlendirme yapılmalıdır. Tehlikelerin nedenini, kapsamını, çözüm yollarını toplumumuza anlatalım ki ön yargıların yerini bilimsel ve analitik düşünce alsın. İlk ve orta öğretim programına dahil edilebilecek teknik bilgilerin yanı sıra, sokaktaki vatandaşın da yazılı ve görsel basın yoluyla bilinçlendirilmesi çok önemlidir.”
Doç.Dr.Çetin ERTEK
30.03.2018