ERGİMİŞ TORYUM TUZ REAKTÖRLERİNDE YAKIT TÜKETİMİ NE KADARDIR?

Toryum yakıt çevrimi kullanan ETR’lar uranyum olmaksızın çalışmaz. Çünkü Eskişehir civarından elde edilen Toryum, bütün Toryumlar gibi doğrudan fisyon yapmaz. Bölünebilir fissel madendir. Th ²³² dir. Bu malzemeye herhangi bir enerjide nötron atarsanız U²³³ meydana gelir, bu parçalanabilir, fisyon yapar, enerji üreten hale gelir. 1 cm³’lük Th parçası alalım. Bunu pastırma dilimler gibi nano teknoloji ile dilimlersek 600 metre karelik bir alan elde ederiz. Nötronları bu yüzeye çarptırırsak bir anda ne kadar çok U-233 atomu elde edebileceğimiz aşikardır. Başlangıçta Toryumu harekete geçirebilmek için U-235’ce düşük zenginlikte Uranyum (UF₄ biçiminde) kullanılır. Sistem rejime ulaşınca Uranyum-233, Uranyum 235 yerine kullanılmaya başlar. Artık bir süre sonra dışarıdan ayrıca U-235’ce zenginleştirilmiş Uranyum ilave etmeye gerek kalmaz. 1000 Mwe’lik bir reaktörün 24 saat/365 gün çalışması ile 440 kg Toryum 440 kg Uranyum tüketimi olacaktır. 1000 Mwe’lik konvensiyonel reaktörün yıllık yakıt ihtiyacı ise 200 ton doğal Uranyumdur. Çünkü doğal Uranyumun binde 7’si U-235’tir. Toryumun yüzde yüzü U-233 yapılabilir. Toryum reaktörlerinin radyo-aktif atıkları hacimce çok daha az olur ve saklanma ömürleri de 10 binlerce yıl değil sadece 300 yıl olur. ETR’lerde yüksek sıcaklıkta enerji üretildiğinden, reaktörün hemen yakınına kurulacak kimya, petrol veya metalurji tesislerinin fosil yakıt yakmadan ısı ihtiyacı karşılanabilir. Konvensiyonel nükleer reaktörlerde üretilen ısının ancak %30-33’ü elektriğe dönüştürülebilirken bu oran ETR’lerde %42-48 dolayındadır.

Sadece Eti-Mden İşletmeleri Genel Müdürlüğü’ne ait Eskişehir kompleks cevherinden yılda 5000 ton Nadir Toprak Elementleri üretilse, ortak ürün olarak 150 ton Toryum di oksit elde edilecektir. Toryum ETR reaktörlerinin elektrik üretim maliyeti (kurulum maliyeti ve faizler hariç) 0.5 cent/kW saat bulunmuştur. Bu değer en düşük maliyetli kömür için 2.5 cent kW saat ile karşılaştırıldığında çok büyük avantaj ortaya çıkmaktadır. Bir adım ilerisi, Molten Salt Fast Reactor MSFR dir. Generation IV International Forum (https://www.gen-4.org.2002) Nikel alaşımdan silindirik bir kazan çapı ve yüksekliği 2.25 metre, 750^o C çalışan Toryum yakıt tuzu. Birinci tuzdan çıkan nötronlar, ikinci halkadaki Toryum florit tuz halkasında U-233 meydana gelmesine sebep olurlar. U-233 üretimi başlamıştır. Bunlar da sisteme katılarak enerji üretimine katkı sağlarlar. İç pompalar sirkülasyonu sağlarlar. Kazanın çepeçevre etrafında ısıyı buhara dönüştürücü ısı eşanjörleri vardır. Bu buharla jeneratör çalışır, elektrik elde ederiz. Dışta üretilen U-233 “fluorination” metodu ile kolayca dışarı alınır.

Doç.Dr.Çetin ERTEK

27.10.2018