..

..
..

24 Ekim 2018 Çarşamba

YÜZDE 1.143 ZENGİNLEŞTİRİLMİŞ URANYUM ÇUBUKLARINDAN MEYDANA GELMİŞ KRİTİK ALTI REAKTÖRÜNDE OPTİMUM GÜÇ ELDESİ



Uranyum çubuklarından meydana gelmiş reaktör heterojen bir reaktördür. En ortadaki uranyum çubuklar çok yanar. Kenardakiler az yanar. Burada yanma demek U-235’in fisyonla azalması demektir. Reaktör operatörleri hesaplanmış ve planlanmış bir intizam içersinde dıştaki daha az yanmış uranyum çubuklarını kenarlardan alıp, merkeze yerleştirerek, tıpkı bir fırındaki gibi yanmayı arttırırlar. Buna “fuel management” denir. Toryum ergimiş tuz reaktörleri ise heterojen reaktörlerdir. Toryum reaktöründe bu çabalara hiç gerek olmadığından daha zahmetsizdirler. Toryum ergimiş tuz reaktörlerinde optimizasyon Toryum-Uranyum-Lityum fluorürlerin konsantrasyonlarıyla yapılır. Sistem modülerdir. Bu demektir ki, ihtiyaca göre dizayn edilmiş bir üniteden on tane yan yana yaparsınız, 1000 Mwe emrinizdedir. Bir ünite bozulsa benzerini hemen monte etmek mümkündür. Sistem “flexible” dir. Çevre biriminde Toryum fluorür yer alır ve orada enerji üretmeye elverişli U-233 (fluorür) üretilir. 1 milyar kW saat elektrik üretimi için 50 Kg Toryum ve 50 Kg Uranyum tüketimi olacaktır. (Figes, ARGE 2017-1/Sayı:13 sayfa 7) Bir başka deyişle, 1000 Mwe’lik bir reaktörün 24 saat/365 gün çalışması hesabıyla 440 kg Toryum (0.44 ton) ve 440 kg Uranyum (0.44 ton) tüketimi olacaktır. 1000 Mwe’lik konvansiyonel nükleer reaktörün yıllık yakıt ihtiyacı ise 200 ton doğal uranyumdur. Sadece Eti Maden İşl. Gn.Md.ne ait Eskişehir kompleks cevherinden yılda 5000 ton nadir toprak elementleri üretilse, 150 ton Toryumdioksit elde edilecektir.
Tekrar heterojen reaktörlere dönelim. Uranyum çubuklarıyla reaktör içinde kullanılan suyun oranı 1:4, 1:3, 1:2 ve 1:1 olsun. Bu oranlardan hangisinde heterojen reaktör optimum olur? Yani en az uranyumla en çok güç elde edilir? Bu noktada okuyucumuz Uranyumun-Kadmium oranının ölçülmesine dair yazıma konsantre olması lazım gelir. Kadmium oranını CR ile gösterelim.
  bağıntısındaki x, reaktörün kritik olmasında çok önemli rol oynayan büyüklüklerden birisidir. Az yakıtla çok güç elde edilmesinde CR nin deneysel olarak çok büyük bir hassasiyetle ölçülmesi gerekmektedir. (Hassasiyet %1 ile %1.5 arasında olmalıdır) Biz Çekmece Nükleer Araştırma Merkezi’nde CR’yi ölçerken 7 senemizi harcadık. Kadmium yüzükler BNL, USA’dan bizzat Dr. Herbert Kouts tarafından getirildi. Bütün aksesuar ve Uranyum sistemi (104 Kg) hepsi Çekmece’ye hibe edildi. Dr. Herbert Kouts, Dr. V. Sailor’la birlikte bize önder oldular. Merkez müdürümüz Prof.Dr. Sait Akpınar idi. BNL bizi kardeş laboratuar olarak kabul etti. Hepsine bir kere daha kalpten teşekkürlerimi sunarım. Çalışmada Norveç ve İsveç’in de önemli katkıları oldu. İsveç’ten Prof.Dr. Larson, Dr. Sokolowski, Dr. Tiren daha üç ilim adamı bana gerekli İsveç iç raporlarını vermek lütfunda bulundular. Ölçüde, 7 birbirinden bağımsız ölçü metodu tatbik edildi. En başarılı sonuçlar, Çekmece Nükleer Araştırma Merkezi’nin kimya bölümünde çalışan Dr. Ali Yalçın değerli arkadaşımın müthiş çalışmaları ile sonra plutonyuma dönüşecek (2.35 gün yarı ömür) Np-239 ölçümleri ile alındı. Işınlanan uranyum diskleri eritildi ve solvent extraction metodu tatbik edildi. Metod Dr. Ishimori tarafından Japonya’da bulunmuştu. +V oksidasyon seviyesinde örnekler fiks edildi. Solvent olarak Tri Butil Fosfat (TBP) kullanıldı. Çalışmada 3 radyo-kimyacı kullanıldı. İlk ikisi o kadar başarılı değildiler. Dr. Ali Yalçın, İsveç’in yapmaya başlayıp vazgeçtiği bu metodu üstün başarı ile Türkiye’de tatbik etti. Np-239 ölçümündee işi karıştıran, böylece %1 hassasiyetle ölçü yapılmasına mani olan aynı örnekte Uranyum, Toryum, bütün fisyon ürünleri ve diğer istenmeyen malzemelerin bulunmasıydı. Dr. Ali Yalçın, bize fizikçi olarak sadece Np-239 ölçmemizi sağladı. Kendisine ne kadar teşekkür etsem azdır.
Birtek deney takriben 4 gün alıyordu. Np-239 yarı ömrü 2.35 gün olduğu için buna müsaade ediyordu. Biz yaptığımız işin mükemmeliyetini, neptünyumun yarı ömrünü de bu arada ölçtüğümüz ve literatürden daha iyi bir değer elde ettiğimizden anladık. Ölçtüğümüz örnekleri takriben herbirini 25 gün ölçerek takip ettik. (Kalan başka bir madde bizi şaşırtmasın diye) Ölçülen Np-239 miktarı bir gramın milyonda birinin milyonda biriydi.(10-12 gr) Bu derecede hassas, bu derecede büyük emek verilmiş CR ölçmeleri ile (büyün su oranları için metodu ayrı ayrı tatbik ederek) Uranyum çubuklarının birbirinden ne kadar uzağa yerleştirilmesi lazım geldiğini bulduk. Bulduğumuz sonuç, reaktörün en az uranyumla en fazla güç elde etme sorusunun çözümünü verir. Optimum şartlar temin ve tespit edilmiştir. Bunu kendi sistemlerinde bu derecede hassas olmayan nükleer reaktör laboratuarları uranyum çubuklarını sistematik hata ile yerleştirirler. 60 sene çalışan bir güç reaktöründe kayıpları milyarlarca dolara sebebiyet verebilir. (Optimumu gözden kaçırdıkları için) Ergimiş toryum tuz reaktörlerinde bu sıkıntılar yoktur ve olamaz.
Bu proje sona erince, Amerika’da Nuclear Science and Engineering ilmi mecmuasının Mayıs 1969 sayısında neşredildi. Çetin Ertek, bu çalışmasından dolayı Amerika’ya, Notre Dame Üniversitesi, South Bend, Indiana, USA’ya 1 yıllık kontrat ile davet edildi. O sırada Amerika “Vietnam Harbi’nin sonlandırılmasını siz istediniz” diyerek Başkan Nixon tarafından cezalandırıldı. 237.000 ilim adamı (bütün branşlardan) işten çıkarıldı. Colombia Üniversitesi profesörleri Newyork’da belediye otobüslerinde şoför olarak çalışmak zorunda kaldılar. Amerika’lılar bana siz burada nasıl iş buldunuz diye soruyorlardı. Amerika’yı Amerika yapan budur.
Doç.Dr.Çetin ERTEK
20.10.2018

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder