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 Gönder