Uranyum
çubuklarından meydana gelmiş reaktör heterojen bir reaktördür. En ortadaki
uranyum çubuklar çok yanar. Kenardakiler az yanar. Burada yanma demek U-235’in
fisyonla azalması demektir. Reaktör operatörleri hesaplanmış ve planlanmış bir
intizam içersinde dıştaki daha az yanmış uranyum çubuklarını kenarlardan alıp,
merkeze yerleştirerek, tıpkı bir fırındaki gibi yanmayı arttırırlar. Buna “fuel
management” denir. Toryum ergimiş tuz reaktörleri ise heterojen reaktörlerdir.
Toryum reaktöründe bu çabalara hiç gerek olmadığından daha zahmetsizdirler.
Toryum ergimiş tuz reaktörlerinde optimizasyon Toryum-Uranyum-Lityum
fluorürlerin konsantrasyonlarıyla yapılır. Sistem modülerdir. Bu demektir ki,
ihtiyaca göre dizayn edilmiş bir üniteden on tane yan yana yaparsınız, 1000 Mwe
emrinizdedir. Bir ünite bozulsa benzerini hemen monte etmek mümkündür. Sistem
“flexible” dir. Çevre biriminde Toryum fluorür yer alır ve orada enerji
üretmeye elverişli U-233 (fluorür) üretilir. 1 milyar kW saat elektrik üretimi
için 50 Kg Toryum ve 50 Kg Uranyum tüketimi olacaktır. (Figes, ARGE
2017-1/Sayı:13 sayfa 7) Bir başka deyişle, 1000 Mwe’lik bir reaktörün 24
saat/365 gün çalışması hesabıyla 440 kg Toryum (0.44 ton) ve 440 kg Uranyum
(0.44 ton) tüketimi olacaktır. 1000 Mwe’lik konvansiyonel nükleer reaktörün
yıllık yakıt ihtiyacı ise 200 ton doğal uranyumdur. Sadece Eti Maden İşl.
Gn.Md.ne ait Eskişehir kompleks cevherinden yılda 5000 ton nadir toprak
elementleri üretilse, 150 ton Toryumdioksit elde edilecektir.
Tekrar
heterojen reaktörlere dönelim. Uranyum çubuklarıyla reaktör içinde kullanılan
suyun oranı 1:4, 1:3, 1:2 ve 1:1 olsun. Bu oranlardan hangisinde heterojen
reaktör optimum olur? Yani en az uranyumla en çok güç elde edilir? Bu noktada
okuyucumuz Uranyumun-Kadmium oranının ölçülmesine dair yazıma konsantre olması
lazım gelir. Kadmium oranını CR ile gösterelim.
bağıntısındaki x, reaktörün kritik olmasında
çok önemli rol oynayan büyüklüklerden birisidir. Az yakıtla çok güç elde
edilmesinde CR nin deneysel olarak çok büyük bir hassasiyetle ölçülmesi
gerekmektedir. (Hassasiyet %1 ile %1.5 arasında olmalıdır) Biz Çekmece Nükleer
Araştırma Merkezi’nde CR’yi ölçerken 7 senemizi harcadık. Kadmium yüzükler BNL,
USA’dan bizzat Dr. Herbert Kouts tarafından getirildi. Bütün aksesuar ve
Uranyum sistemi (104 Kg) hepsi Çekmece’ye hibe edildi. Dr. Herbert Kouts, Dr.
V. Sailor’la birlikte bize önder oldular. Merkez müdürümüz Prof.Dr. Sait
Akpınar idi. BNL bizi kardeş laboratuar olarak kabul etti. Hepsine bir kere
daha kalpten teşekkürlerimi sunarım. Çalışmada Norveç ve İsveç’in de önemli
katkıları oldu. İsveç’ten Prof.Dr. Larson, Dr. Sokolowski, Dr. Tiren daha üç
ilim adamı bana gerekli İsveç iç raporlarını vermek lütfunda bulundular.
Ölçüde, 7 birbirinden bağımsız ölçü metodu tatbik edildi. En başarılı sonuçlar,
Çekmece Nükleer Araştırma Merkezi’nin kimya bölümünde çalışan Dr. Ali Yalçın
değerli arkadaşımın müthiş çalışmaları ile sonra plutonyuma dönüşecek (2.35 gün
yarı ömür) Np-239 ölçümleri ile alındı. Işınlanan uranyum diskleri
eritildi ve solvent extraction metodu tatbik edildi. Metod Dr. Ishimori
tarafından Japonya’da bulunmuştu. +V oksidasyon seviyesinde örnekler fiks
edildi. Solvent olarak Tri Butil Fosfat (TBP) kullanıldı. Çalışmada 3
radyo-kimyacı kullanıldı. İlk ikisi o kadar başarılı değildiler. Dr. Ali
Yalçın, İsveç’in yapmaya başlayıp vazgeçtiği bu metodu üstün başarı ile
Türkiye’de tatbik etti. Np-239 ölçümündee işi karıştıran, böylece %1
hassasiyetle ölçü yapılmasına mani olan aynı örnekte Uranyum, Toryum, bütün
fisyon ürünleri ve diğer istenmeyen malzemelerin bulunmasıydı. Dr. Ali Yalçın,
bize fizikçi olarak sadece Np-239 ölçmemizi sağladı. Kendisine ne kadar
teşekkür etsem azdır.
Birtek
deney takriben 4 gün alıyordu. Np-239 yarı ömrü 2.35 gün olduğu için buna
müsaade ediyordu. Biz yaptığımız işin mükemmeliyetini, neptünyumun yarı ömrünü
de bu arada ölçtüğümüz ve literatürden daha iyi bir değer elde ettiğimizden
anladık. Ölçtüğümüz örnekleri takriben herbirini 25 gün ölçerek takip ettik.
(Kalan başka bir madde bizi şaşırtmasın diye) Ölçülen Np-239 miktarı bir gramın
milyonda birinin milyonda biriydi.(10-12 gr) Bu derecede hassas, bu
derecede büyük emek verilmiş CR ölçmeleri ile (büyün su oranları için metodu
ayrı ayrı tatbik ederek) Uranyum çubuklarının birbirinden ne kadar uzağa
yerleştirilmesi lazım geldiğini bulduk. Bulduğumuz sonuç, reaktörün en az
uranyumla en fazla güç elde etme sorusunun çözümünü verir. Optimum şartlar
temin ve tespit edilmiştir. Bunu kendi sistemlerinde bu derecede hassas olmayan
nükleer reaktör laboratuarları uranyum çubuklarını sistematik hata ile
yerleştirirler. 60 sene çalışan bir güç reaktöründe kayıpları milyarlarca dolara
sebebiyet verebilir. (Optimumu gözden kaçırdıkları için) Ergimiş toryum tuz
reaktörlerinde bu sıkıntılar yoktur ve olamaz.
Bu
proje sona erince, Amerika’da Nuclear Science and Engineering ilmi mecmuasının
Mayıs 1969 sayısında neşredildi. Çetin Ertek, bu çalışmasından dolayı
Amerika’ya, Notre Dame Üniversitesi, South Bend, Indiana, USA’ya 1 yıllık
kontrat ile davet edildi. O sırada Amerika “Vietnam Harbi’nin sonlandırılmasını
siz istediniz” diyerek Başkan Nixon tarafından cezalandırıldı. 237.000 ilim
adamı (bütün branşlardan) işten çıkarıldı. Colombia Üniversitesi profesörleri
Newyork’da belediye otobüslerinde şoför olarak çalışmak zorunda kaldılar.
Amerika’lılar bana siz burada nasıl iş buldunuz diye soruyorlardı. Amerika’yı
Amerika yapan budur.
Doç.Dr.Çetin ERTEK
20.10.2018