NÜKLEER ENERJİ VE TORYUM YAKIT ÇEVRİMLERİ KONUSUNDA SON GELİŞMELER

NÜKLEER ENERJİ VE TORYUM YAKIT ÇEVRİMLERİ KONUSUNDA SON GELİŞMELER

Her iki yılda bir nükleer teknolojide ileri gitmiş bir ülkede tertiplenen Nükleer Yakıt Çevrimi Konferansları (Global Nuclear Fuel Cycle) bu yıl Paris’te “Daha düşük karbonlu gelecek” çerçevesi içinde tertiplenmiştir. 9 ayrı salonda 379 bildirinin sunulduğu bu konferansa “Türkiye’de Uranyum ve Toryum üretim imkânları” konulu bir bildiri sundum. “Toryum yakıt çevrimi” ve “Ergimiş Tuz Reaktörleri” konusunda ilk defa farklı oturumlar düzenlenmesi dikkat çekiciydi.

Genel olarak tespitlerim şöyle olmuştur:

·         Fransa, Japonya gibi nükleerden elektrik üretimine ağırlık vermiş olan ülkeler önümüzdeki 20-25 yıl içinde nükleerin payını azaltmayı düşünmektedirler. Bunun başlıca sebepleri arasında güvenlik önlemleri için maliyetin çok yüksek değerlere çıkması; ucuz uranyum kaynaklarının azalması ve daha pahalı uranyum kaynaklarına bağımlı olunacağı düşüncesi; hem ısı, hem de elektrik üretimine elverişli “hızlı ve üretken reaktör” teknolojilerinin gelişmesini bekleme sayılabilir.

·         Buna karşılık Çin, G. Kore, Orta Doğu’da bazı ülkeler nükleer reaktör kapasitelerini önemli ölçüde arttırma programları ortaya koymaktadır.

·         Nükleer güç programının sürdürülebilir olmasına kesin karar verilmiş olması. Bir başka deyişle,

o   Uranyum kaynaklarının ucuza mal edecek yöntemlerin ve kaynakların bulunması,

o    Toryum yakıt çevrimi ve hızlı nötronlu -üretken (yani tükettiğinden daha fazla bölünebilir madde üreten)  reaktör teknolojilerinin,

o   Konvansiyonel reaktör teknolojisi sonucu ortaya çıkmış olan plütonyum ve yüksek aktiviteli diğer aktinitlerin “yakılmasını” (enerji üreterek yok edilmesini) sağlayacak yenilikçi reaktör teknolojisinin devreye sokulması

Nükleerle ilgilenen bütün ülkelerce hedef olarak ortaya konulmuştur.

·         Dünyada önümüzdeki 20 yıl için nükleerin gelişmesiyle ilgili planlamalar aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Görüleceği üzere AB içindeki Fransa, İngiltere, Almanya gibi ülkelerin toplam nükleer reaktör sayılarını azaltma (125’ten 89’a düşme) eğilimi görülürken ABD’de ılımlı bir artış (98’den 106’ya) görülmektedir. Hindistan ve Çin gibi Asya ülkelerinde ise çok ciddi bir artış beklenmektedir. Türkiye’nin de içinde bulunduğu Orta Doğu ülkelerindeki nükleer enerji yatırımlarının önemli olduğu da anlaşılmaktadır.

·         Çin bir yandan toryum yakıt çevrimine dayalı reaktör teknolojisinde, öte yandan büyük ölçüde uranyuma bağımlılığı azaltan “Hızlı Üretken Reaktör” (Fast Breeder) teknolojisinde büyük AR-GE çalışmalarına ve yatırımlarına başlamıştır.

·         Global konferanslarında ilk defa bu yıl toryum yakıt çevrimi iki ayrı oturumda ele alındığını belirtmiştik. Oturumlarda OECD-NEA, ABD Vanderbilt Üniversitesi ve Kaliforniya Berkeley Üniversitesi, Kanada, Küba İleri Teknoloji Enstitüsü, Belçika, İngiltere ve Kore’den 11 ayrı bildiri ile katılım sağlanmıştır. Bildirilerin çoğu plütonyum yakıt çevrimini çok daha verimli kullanmak üzere toryumun kullanılmasını incelemektedir.

·         İşin ilginç olan yanı toryum zenginliği olmayan, nükleer teknolojide de pek adı duyulmayan Küba’nın bildirisinde ise Çok Yüksek Sıcaklık Reaktörlerinde yenilikçi toryum yakıt kullanımı ele alınmaktadır (bkz. Alttaki şekil)

·         Bir zamanlar Türkiye’de de toryumun her yönüyle ilgili (cevherinden çıkarılmasından yakıt olarak kullanılmasına kadar) çeşitli bilimsel makaleler, doktora tezleri yapılırken, dünyanın toryum yakıt çevrimine yönelme gösterdiği son zamanlarda ulusal ve/veya uluslararası bilimsel/teknik AR-GE çalışmalarında Türk bilim insanlarının çalışmalarını görmeyi istemek arzusundayız.

Dünyadaki toryum kullanımı hakkında son gelişmelere örnek olması bakımından ABD kökenli çok ciddi bir kuruluş olan EPRİ (Electric Power Research Instiute- Elektrik enerjisi Araştırma Enstitüsü) tarafından yayınlanan LFTR (Liquid Fluoride Thorium Reactor – Sıvı Flüorür Toryum Reaktörü) Ekim 2015 raporunun özetini aşağıda veriyorum. Raporun tamamını indirmek isteyenler için bağlantı adresi şudur: http://www.epri.com/abstracts/Pages/ProductAbstract.aspx?ProductId=000000003002005460

Program on Technology Innovation: Technology Assessment of a Molten Salt Reactor Design -- The Liquid Fluoride Thorium Reactor (LFTR)

Abstract

EPRI collaborated with Southern Company on an independent technology assessment of an innovative molten salt reactor (MSR) design—the liquid-fluoride thorium reactor (LFTR)—as a potentially transformational technology for meeting future energy needs in the face of uncertain market, policy, and regulatory constraints. The LFTR is a liquid-fueled, graphite-moderated thermal spectrum breeder reactor optimized for operation on a Th-233U fuel cycle. The LFTR design considered in this work draws heavily from the 1960s-era Molten Salt Reactor Experiment and subsequent design work on a similar two-fluid molten salt breeder reactor design. Enhanced safety characteristics, increased natural resource utilization, and high operating temperatures, among other features, offer utilities and other potential owners/operators access to new products, markets, applications, and modes of operation. The LFTR represents a dramatic departure from today’s dominant and proven commercial light water reactor technology. Accordingly, the innovative and commercially unproven nature of MSRs, as with many other advanced reactor concepts, presents significant challenges and risks in terms of financing, licensing, construction, operation, and maintenance.

This technology assessment comprises three principal activities based on adaptation of standardized methods and guidelines: 1) rendering of preliminary LFTR design information into a standardized system design description format; 2) performance of a preliminary process hazards analysis; and 3) determination of technology readiness levels for key systems and components. The results of the assessment provide value for a number of stakeholders. For utility or other technology customers, the study presents structured information on the LFTR design status that can directly inform a broader technology feasibility assessment in terms of safety and technology maturity. For the developer, the assessment can focus and drive further design development and documentation and establish a baseline for the technological maturity of key MSR systems and components. For EPRI, the study offers an opportunity to exercise and further develop advanced nuclear technology assessment tools and expertise through application to a specific reactor design.

The early design stage of the LFTR concept indicates the need for significant investment in further development and demonstration of novel systems and components. The application of technology assessment tools early in reactor system design can provide real value and facilitate advancement by identifying important knowledge and design performance gaps at a stage when changes can be incorporated with the least impact to cost, schedule, and licensing.

Özette açıkça belirtildiği üzere Ergimiş Toryum yakıtlı reaktörlerin ticarî olabilmesi, lisans alabilecek düzeye gelebilmesi için geliştirme ve kanıtlama çalışmalarına, dolayısıyla da yatırımına ihtiyaç vardır. Bu ilk etabı Çin 2020 yılına kadar 300 milyon dolarla aşmaya çalışmaktadır. Soru şu:

Acaba Türkiye de bu muazzam çalışmaya bilim adamları, maliyet, vb. katkılarla katılamaz mı?

                                                                                                 

24 Ekim 2015

Dr. Reşat UZMEN