Toryum Hakkında
Bilmedikleriniz
Toryum (İngilizce:
thorium) periyodik sistemin minör metaller topluluğuna dâhil olan aktinoid
grubu içinde radyoaktif özelliği haiz bir elementtir. Doğada genelde ender
toprak elementleri diye anılan, miktar bakımından yer kabuğunda çok az ama
oldukça yayılmış durumda olup yüksek manyetik özelliğe sahip bir grup metal
minerali ile birlikte karışmış olarak bulunur.
Yarı ömrü evrenin yaşından
az biraz fazla olduğundan ılımlı radyoaktif etkinliğe sahip bir maddedir.
Bundan dolayı da çevreye
olan olumsuz etkisi çok düşük olan “yeşil” nükleer yakıt diye adlandırılan bir
malzemedir. Bu nedenle de nükleer reaktörlerde kolaylıkla ve güvenle
kullanılmaktadır. Ayrıca nükleer silah yapımına uygun olmadığından barışçıl bir
malzeme olduğu da söylenir.
Öte yandan toryumun II.
Dünya Savaşı öncesi önemli kullanımı neredeyse tümüyle halen oldukça eskilerde
kalmış olan lüks lambalarının parlayan fitil kaplamasının yapıldığı toryum
oksit bileşiği şeklindeydi.
Şimdi herhalde bu konunun
neden gündeme gelmiş olduğunu merak etmişsinizdir.
Toryum çok büyük bir
olasılıkla 20. yy´ın uranyum kaynaklı “kırmızı” nükleer yakıtına karşılık 21.
yy´ın “yeşil” nükleer yakıtı olacaktır. Türkiye de ülke olarak toryum madeni
rezervleri bakımından halen dünyada dördüncü sırada bulunmaktadır. Nedeni bu!
Türkiye’nin toryum
rezervleri ile ilgili bu bilgilerin Maden Tetkik ve Araştırma (MTA) tarafından
1960’ların sonundan beri yapıla gelmekte olan arama ve prospeksiyon çalışmaları
ile ortaya konmuş sonuçlar olduğunu da bu arada yeri gelmişken belirtmekte
yarar var.
Başka önemli bir nokta
ise, toryum yataklarının mülkiyet durumudur. Bilindiği gibi yataklar 12 Eylül
öncesi Ecevit hükümeti tarafından kamulaştırılıp işletme imtiyazı devletin
madencilik konusundaki iktisadi kuruluşu olan Etibank’a (şimdi Eti Maden
İşletmeleri) bırakılmıştır. Bu bakımdan kamu mülkiyeti haiz bir yer altı
kaynağımızdır.
Bu konjonktürde toryum ile
devletin bu Katolik nikâhının ne kadar daha süreceği bilinmez ama
devletleştirilmiş olmasının önemli olumlu sonuçlar doğurduğu apaçık bellidir.
Toryum madeni rezervlerimiz bu suretle Çin’nin 21. yy için “yeşil” nükleer enerjide
tekel olma gayretinin sonucu olarak son yıllarda dünyanın çeşitli ülkelerindeki
yatakları kapatmak sureti ile işletme imtiyazını elde etme faaliyetinin dışında
kalabilmiştir.
Öte yandan önemi yönüyle
kamuoyunca yüksek bir bilinirliğe sahip bor madenleri ile karşılaştırıldığında
Türkiye’nin gelecek dört yüz yılının toplam enerji ihtiyacını karşılayabilecek
olması nedeni ile bordan kat ve kat daha değerli olduğu görülen toryum
yataklarımız hakkında toplumumuzda aynı bilinçlilik düzeyinin oluşmamış olduğu
dikkat çekici bir olgudur.
Bu yazıyı ülkemizin
gelecek yüzyıllardaki toplam enerji ihtiyacını karşılamaya aday olmasının
yanında nükleer enerji yakıtları dünyasının en barışçıl ve yeşil temsilcisi
olma sıfatını da bünyesinde barındıran toryumun adının mümkün mertebe çok daha
fazla duyulmasını sağlamak amacıyla kaleme aldım.
Nükleer
reaktörler başta teknolojideki yenilik dönemleri olmak üzere reaksiyon tipi,
moderatör malzemesi, soğutucu akışkan türü, yakıtın hali ve kullanım amacına
göre toplam altı kategoride sınıflandırılmaktadır. Bu kapsamda teknolojik
yenilik dönemlerinin kuşaklar bazında terimleştirilmesi geçen yüzyılın sonundan
beri olağan bir değerlendirme şekli olarak kabul gördüğünden bu konuya toryum
yakıtlı reaktör teknolojilerin geleceği bağlamında kısaca da olsa değinmenin
yararlı olacağı kanısındayım.
Birinci
Kuşak diyebileceğimiz reaktörlerin ilk dördünü (Chikago Pile 1, 2, 3 ve 4)
ABD’nin Manhattan Projesi kapsamında nükleer silah yapımına yönelik olarak
element transmutasyonu için kullanılmış olanları kapsar. Bunlardan sonradır ki,
beşincisi (Chikago Pile-5) 200 kW kapasiteli ilk elektrik üretimi tesisi olarak
EBR -1 deneme reaktörü adıyla 20 Aralık 1951 tarihinde ABD’nin patates tarımı
merkezi Idaho Eyaleti’nin Arco Kenti yakınlarında nihayet işletmeye
alınabilmiştir.
Daha
sonraki dönemde nükleer reaktör teknolojisinin Sovyetler, İngiltere, Fransa
gibi ülkelere de yayılması ile gelişen I. Kuşak teknoloji 1965 yılından
itibaren yerini II. Kuşağa bırakırken 1996 yılından sonra da III. Kuşak
teknolojili güç reaktörleri devreye girmeye başlamıştır.
Bu arada
adlandırmada ortaya çıkan bir yeniliği vurgulamakta yarar var: 2010 yılından
itibaren III+ Kuşağı terimi ile teknolojinin yarım kuşaklık dönemsel
değerlendirmesi de devreye sokuldu. Böylece hızlanan nükleer teknoloji
geliştirme faaliyetinin otuz yıllık olan yenilik periyodunun yarımlık bölümü
için de bir terminoloji geliştirilmiş oldu. Konuya bu açıdan bakıldığında IV.
Kuşak reaktörlerin 2020’lerrin sonuna doğru boy göstereceği ön görülmektedir.
Ancak bununla birlikte küresel ısınma ile başlayan nükleer enerjiye hızla
yöneliş nedeni ile bu durumun çok daha önce gerçekleşmesi olanak dahilinde
gözükmektedir.
Toryum
yakıtı ile teknoloji kuşakları arasındaki ilişkiye gelince; başat olarak toryum
yakıtı kullanan reaktörler şimdiye kadar araştırma-deneme amaçlı olarak
çalışmış olduğundan ticari yönü olan kuşak terminolojisi sınıflandırılmasına
sokulması doğru olmaz. Ancak IV. Kuşak reaktörlerde başat nükleer yakıt olarak
toryumun da kullanılacağı artık kesin olarak bilindiğinden toryum bu kategori
içinde kesin olarak değerlendirilecektir.
Bu
kuşakta özellikle MSR (Molten Salt Reaktor) ve ADS (Accelarator-Driven System)
denilen reaktör tiplerinde toryumun ana yakıt girdisi olarak devreye gireceği
artık bir gelecek ütopyası değil geniş zamanın yakında ortaya çıkacak olan bir
gerçeğidir.
Ticari
nükleer santrallerin yüksek şiddetteki depremlere karşı dahi dayanması IV.
Kuşak teknoloji tasarımının esas unsurlardan biri olarak benimsenmiştir. Ayrıca
eski tip reaktörler ile karşılaştırıldığında yapısı göreceli olarak temelde çok
daha basit olsun diye sistemin birincil devresindeki soğutma çevrimini
sağlamakla görevli mekanik donanımın kaldırılmasını teminen önemli bir yenilik
de tasarlanmıştır. Bunun için soğutma devresinde hem güvenliği artırsın hem de
yatırım ve işletme maliyetini de düşürsün diye mekanik pompalı sistem
çıkarılarak onun yerine pompasız doğal cazibeyle çalışan konveksiyon
akımlarından yararlanılan sistem konulmaktadır. Ayrıca ünitenin basınçsız
olması düşük maliyetin yanı sıra arıza ve tehlikeleri de ortadan kaldıran diğer
başka önemli bir avantaj da sağlamış olmaktadır.
Öte
yandan ADS’lilerden ayrı bir toryum reaktörü tipi olan MSR, yani ergimiş tuz
tipi reaktörleri üzerine Hindistan ve Çin’de son derece hummalı çalışmalar
yürütülmektedir. Bu iki ülke toryum yakıtı kullanan güç santrallerini 5-10 yıl
gibi bu konu için çok kısa denilebilecek bir süre içinde ticari boyuta geçirmek
için ciddi bir yarış içindedir. ABD ve Rusya gibi diğer birkaç nükleer güç
sahibi ülke de bu yarıştan geri kalmamak için acilen kolları sıvamaya
çalışmaktadır.
Böylece
toryum kaynağından nükleer fizyon yoluyla elektrik elde edilmesi, nükleer
teknoloji kapsamında eskilerden beri bilinmekle birlikte, bugün için artık
iklimsel ısınmayı engelleyici can simidi niteliğinde bir yenilik olarak
çekirdek enerjisinin 21. yy başında başlamış olan Rönesans’ını oluşturacak
küresel bir faaliyet şeklinde karşımızda durmaktadır.
IV.
Kuşak Toryum yakıtlı teknoloji denilebilir ki, Three Mile Island, Çernobil veya
Fukuşima gibi ergime yaparak kazalanmış ikinci kuşak santral tipleri ile
karşılaştırıldığında nükleer kaynaktan enerji elde etmiş olmanın dışında
herhangi bir benzerliği sahip değildir. Çünkü söz konusu teknolojik gelişme ile
ekolojik ve ekonomik sürdürülebilirliğin yanı sıra güvenli yoldan enerji
kazanılmasına olanak sağlanarak küresel ısınma tehdidine “baseload”
kategorisinde elektrik üretimi ile karşı konulmaktadır.
Kısaca
belirtmek gerekirse dünyada sayılı büyük rezervlerden birine sahip olduğumuz
toryumdan elde edilecek yakıt ile çalışacak olan “baseload” elektrik üretim
teknolojisi olağan üstü güçte harika bir yeniliktir. Bu yolla nükleer bomba
yapılamamasının yanı sıra uranyum kökenli olanla kıyaslandığında “yeşil”
çekirdekli toryumun olağan üstü düzeyde çevre dostu olduğunu da unutmamak
gerekir. Çünkü toryumlu nükleer atıklarda reaksiyon döngüsü uranyum kökenli
atıkların milyonlarca yılına karşılık sadece 300-400 yıl gibi çok kısa bir
zaman içinde tümüyle tamamlanabildiğinden ortamda radyasyondan hiçbir iz
kalmamaktadır. Yani söz konusu süre sonunda hiçbir nükleer karakterli atık
artık olarak kalmaz, kaybolur. İlaveten de toryum enerji teknolojisi şimdilerde
uranyum kökenli olarak birikmiş nükleer tesis radyoaktif atıklarını da yakarak
onları zararsız hale getirme gücüne de sahiptir.
Öte
yandan girdi olarak çok az yakıt kullanılması da santralin küçük hacimli
tasarımına el vermektedir. Toryumlu yüksek güç reaktörleri için gereken yıllık
toryum yakıt girdisi miktarı ortalama olarak bir ton bile değildir. Elde edilen
enerjinin maliyeti ise çok düşük olup literatürde sadece 1-2 $/GJul olarak
verilmektedir. Bu değer, petrol ve doğal gaz bazlı kaynaklar için 4-5 $/ GJul,
kömür içinse 3-4 $/GJul’dür.
Bu
verilere göre belirtmek gerekirse, enerji maliyeti kömüre göre 4’e birdir.
Başka bir kaynağın verilerine göre ise biraz daha yüksek olmakla birlikte gene de
yarı yarıyadır. Bu durumda toryum enerjisi hem sera etkisiz, hem
silahsızlanmaya uygun, hem tesis güvenlikli, hem çevreyi kirletmeyen, hem de en
düşük maliyetli olma özelliği ile 21. Yüzyılda küresel ısınmayı engelleyecek
olan “baseload” elektrik üretimi için temel teknoloji adayları arasında başı
çekmektedir.
Mustafa Özcan (28 Nisan 2014)
