..

..
..

12 Ocak 2018 Cuma

TÜRKİYEMİZİ ELEKTRİK ENERJİSİNE DOYURACAK DÖRT KESTİRME YOL


Özet
1.      Ergimiş Tuzlu Toryum Reaktörleri
2.      CANDU Kanada tipi reaktörlerde Toryum kullanılması
3.      Çakıl taşı tipli Toryum reaktörü
4.      Hızlandırıcı yardımıyla kullanılan Toryum Reaktörleri
Ergimiş Tuzlu Toryum Reaktörleri:
Bu reaktörlerde yakut ergimiş toryum tuzudur. Sıvı yakıt sistemde Toryum tuzu kullanılır. İkinci Cihan Harbinden önce Amerika’da başarı ile elektrik enerjisi üretmiş, 20-30 sene çalışmış nükleer reaktörlerdir. Sistem patlamaz, çünkü kalbin ortasında bir mekanizma, reaktör aşırı ısındığı zaman kendiliğinden erir ve reaktörü emniyetli bir şekilde kapatır. Bu kendini kabul ettirmiş sistem, atom bombası yapma kabiliyetine sahip olmadığı için, İkinci Cihan Harbinin başlamasından önce terkedilmiştir.
CANDU Kanada Tipi Reaktörler:
Bu tip reaktörler yıllarca Kanada’nın elektrik enerjisini sağlamıştır ve hala sağlamaktadır. Aslında tabii uranyumu kullanır. Moderatör olarak ağır su kullanır. Hafifçe zenginleştirilmiş uranyum kullanılırsa, ağır su kullanmak ihtiyacı ortadan kalkar. Son derecede emniyetli reaktörlerdir. Basınçlı reaktörler gibi (PWR, BWR) büyük kazan kullanma durumu bunlarda yoktur. Reaktör yatay durumda çalışır. Büyük kazan yerine yakıtlar küçük gruplar halinde (yakıt demetleri halinde) yatay olarak basınçlı tüpler içindedir. Yakıt değiştirileceği zaman tüpün başından itilir, öbür taraftan kendiliğinden dışarı düşer. Böylece yakıt değiştirmek son derece kolay ve tehlikesizdir. İşlevseldir. Basınçla ilgili problemler kökünden halledilmiştir. Problemli basınç tipi derhal kendini belli eder ve derhal sistemden dışarı alınır. Şu anda, Kanada’da bir Türk asıllı uzmanımız, Uranyumun yanında Toryum yakıtlarını CANDU reaktörlerinde ışınlamaktadır. Kendisi ile temas kurulmuştur. CANDU tipi reaktörlerin kalplerinin hemen dışında ‘blanket’ dediğimiz geometride Toryum kullanılabilir. Bütün Toryum-232 atomlar çok kısa zamanda fisyon yapabilen (U-235’ten daha iyi) Uranyum-233’e dönüştürülür. Reaktör kalbine de Toryum çubukları konulabilir. Toryum çekirdekleri Uranyum-233’e dönüştükleri için reaktörün boyutları küçülür, reaktive artar. Toryum atıkları, Uranyum atıklarından çok daha az radyoaktiftir. İstenmeyen tehlikeli atıklar Toryumlu reaktörlerde yakılabilir.
Çakıl Taşı Tipli Toryum Reaktörü:
Bu reaktörlerde, ısı çok yüksektir. Özel yapılmış Toryum, tenis toplarını andırır. Kontrolü borular içindeki nötron yutucu toplar yapar. 650-700o C’ta çalıştığı için, bu reaktörler Hidrojen de üretebilir. Hem elektrik enerjisi elde ederken, bir yandan da hidrojen gazı elde eder. Bu gaz otomotiv alanında kullanılır. Bu tip reaktörler yüksek ısıda çalıştıkları için verimleri çok yüksektir. İki amaçlı kullanılması büyük avantaj sağlar.

Hızlandırıcı Yardımıyla Kullanılan Toryum Reaktörleri:
Bu tip Toryum reaktörü 1 GeV enerjiye kadar hızlandırılmış protonları kullanır. Protonlar kurşun hedefe çarptırılır. Kurşundan öbek öbek çıkan nötronlar Toryuma çarptırılır. Spallation (çatallama) reaksiyonu yaptırılır. Çok yüksek enerji çıkar. Her enerjideki nötronlar bu reaksiyonu yaptırma kabiliyetine sahiptir. Her zaman olduğu gibi ısı, elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu yolu literatüre kazandıran Prof.Dr. Carlo Rubia’dır. Daha önceden Fizik Nobel Ödülü’nü kazanmıştı. Bu konuda çok geniş kaynaktan “Enerji, Erozyon, Fizik ve Nükleer Fizik” kitabımdan bulabilirsiniz. Kitap Yalın Yayıncılık tarafından çıkarılmıştır. Internetten satın alınabilir. Bu tip reaktörler hızlandırıcı yardımıyla çalıştığından, düğmeye basıldığı zaman çalışır, düğmeye basıldığı zaman durur. Bu, öteki reaktörlerde bulunmayan bir özelliktir. Burada fisyon gibi zincir reaksiyonu olmamaktadır, reaktörün kontrolü çok daha emniyetlidir. Reaktör plutonyum üretmediği için atom bombası yapılamaz. Toryuma burada onun için yeşil çekirdek diyoruz. Bu reaktör çok yüksek ücretlerle, öteki reaktörlerdeki tehlikeli atıkları yakma, yok etme kabiliyetine de sahiptir. Maalesef reaktörde kullanılan, protonları 1 GeV hıza çıkaran hızlandırıcının fiyatı yüksektir. Bu reaktörler 300 sene sonra hiçbir iz bırakmadan fonksiyonlarını bitirebilirler.
Carlo Rubia bu tip reaktörleri, birebir olarak, gelecekteki füzyon reaktörleri ile de karşılaştırmıştır. Çetin Ertek kitabımda bu karşılaştırmaya geniş yer ayrılmıştır. Bu tip reaktöre enerji amplifikatörü adı da verilir.(EA) EA yakıt verimi bakımından, manyetik füzyon reaktörlerinden 4.12 katı daha verimlidir. EA’dan elde edilen yüksek kalitedeki ısı fiyatı 1-2 $/Gjül civarındadır. Petrol ve doğalgaz bazlı kaynakların yüksek kaliteli ısı fiyatı 4-5 $/Gjül/kg’dır. Yanmış yakıtların değiştirme periyotları, EA için 5 senede bir, iki hafta; manyetik füzyon için her 20 ayda 2 aydır. EA’nın proton hüzmesinden, periyodik değiştirilmesi gereken kısım hüzme penceresidir. (30 cm çapında 3 mm kalınlığında Tungsten levha) her sene değiştirilmesi gerekir. EA’nın ucuz olmasının sebebi, desing basitliği ve kendiliğinden emniyetli olmasıdır. EA reaktörlerinde kurşunu içine alan beton taşıyıcıda kurşun tamamen aksa, beton deponun içinde kurşun birikir (tekrar kullanılabilir). Sistemde biriken fisyon ürünleri, kimyasal bir kapalı devre yardımıyla, ‘solvent extraction’ kullanılarak 5 senede bir, 2 hafta içinde sistemden çekilir. Bunların içinde çok önemli ve pahalı elementler de bu şekilde elde edilmiş olur. Protonların hızlandırılması (1000 MeV enerjide) lineer hızlandırıcılarla olduğu gibi siklotronla da olabilir. 640 MeV yukarı olmadığı için kullanılmaz.
Toryumun nötron yutma kabiliyeti, nötronların geniş enerji yelpazesi içinde son derecede fazladır. EA’nın yakıtı uzun müddet bitmez. Öbür reaktörlerin yakıtları 20 GWd/tan, 30 GWd/tan da biterken EA’nın yakıtı 100 GWd/tan’a kadar dayanır. Bunlarda limit, yapı malzemelerinin radyasyona mekanik dayanıklılığı ile sınırlıdır. Kritik altı sistem de 780 kg Toryum, 200 ton Uranyum yakılmasına eşittir.
Doç.Dr.Çetin ERTEK1
Doç.Dr. ÇNAEM (E), Polyak Sit. 18.S. No:28 Dikili-İzmir
23.10.2017
İleri Teknolojiler V.Çalıştayı

Piri Reis Üniversitesi/Tuzla-İstanbul

Hiç yorum yok:

Yorum Gönderme