..

..
..

21 Şubat 2019 Perşembe

16 OCAK 2019’DA FİGES A.Ş.’DEN DR. REŞAT UZMEN’LE TELEFON GÖRÜŞMESİ



Tarık Bey’e ve Reşat Bey’e gönderilecek notlar double (copy) fission chamber, on-line olarak, toryumlu ergimiş tuz reaktöründe (TETR):
1) U-235 fisyonlarını,
2) U-238 fast fisyonlarını ,
3) 232Th+1nà 233U fisyonlarını
10 lt.lik bir fisyon odası aletinde devamlı olarak ölçme kabiliyetine sahiptir. Bu son derece önemlidir. TETR’lerde fisyon olaylarının anında kontrolü en az malzeme ile en yüksek güce çıkma optimumunu bize gösterecektir. Sıcak karışımdan fisyon ürünlerini çektiğimizde durum reaktör operatörü tarafından bilinçli olarak takip edilebilecektir. Ergimiş tuz içine U-233 veya U-235 zerk edilebilecektir. Durum daha yakından daha etkili kontrol edilebilecektir. Ölçme işi kazan içinde veya dışında gerçekleştirilebilir. 650o-700o C’de ölçü yapabilecek kapasitede pompa ve yapı gerektirir. Fisyon odası (double-fission chamber) kovensiyonel reaktörlerde, U-238’in hızlı nötronlarla yaptığı hızlı fisyon miktarını ölçmek için hızlı fisyon faktörü tarif edilir. Çifte fisyon odası ile de hem U-235 fisyonları, hem de U-238 fisyonları aynı anda bu aletle ölçülür. Bu faktör daima pozitiftir ve birden büyüktür.
Toryum ergimiş tuz reaktörlerinde bu aletten faydalanmak imkanı vardır. Eski tip reaktörlerde sistem heterojen olduğu için, yakıt çubuklarından alınan ince uranyum diskleri aletin içine monte edilir. Ölçülecek foil (örnek) katı haldedir. Fisyon odası içindedir. Alet alüminyumdan yapılmıştır. Aletin alüminyumdan çıkan gazları alınır. Alete 1 atmosfer basınç uygulanır, içi argon gazı ile doldurulur. 700 Volt’luk voltaj tatbik edilir. U-235 ve U-238 iki katodu vardır. Fisyonlar ölçülerek, hızlı fisyon faktörü bulunur. Bu alet ve dizaynı 1955 yılına kadar çok gizli olmak şartı ile kullanılmıştır. 1955-58 nükleer enerjinin sulhçu gayelerle sivil sektöre açılmak kararından sonra (Amerika ve Rusya tarafından) elektrik üreten güç reaktörlerinde kullanılmaya başlamıştır. Toryum ergimiş tuz reaktörlerinde alet, hemen kazan dışında, ince levha halinde yakıtın aletin ortasından laminer bir akış ile geçişi ile çalışır. Kazan reaktör operatörünün fisyonların sayısına ve nereden geldiğine (U-235, U-238 ve U-233) hakim olmasını sağlar. Sistemi, puls şekillerinin (coinsidance) ve elektronik imkanlarla yakıtın dinamiğini derinlemesine anlamak için kullanabiliriz. Alüminyum yerine nikeli bol paslanmaz çelik, alet yapımı için elverişli olabilir. (İçerde veya dışarda çalışma şartlarına göre)
Kazanın dışında, sıcaklık tedbirleri alınmış, izoleli gama sintilasyon sayıcıları uygun yerlere yerleştirilmelidir. Alınan enerjiye bağlı spektrumlar sistem dinamiği, radyasyon seviyeleri, negatif sıcaklık katsayıları hakkında gerekli bilgiyi verecektir. Türkiye ergimiş tuz toryum reaktörünün pilot planı üzerinde, gerek simulatörlerle, gerek deneysel düzeneklerle çalışmalarını ileri düzeyde yapmalıdır. Karışım toryum florür mü? Toryum klorür mü olacak? Uranyum için optimum konsantrasyon şartları ne olmalı? Toryum her enerjideki nötronlarla çarpıştığında fisyon yapan U-233 meydana getirdiği için optimizasyon şartları uranyum kadar keskin değildir. Burada optimizasyon yani en az yakıtla maksimum güç eldesi heterojen reaktörlere nazaran tamamen farklı bir durum arzetmektedir. Sistem modülerdir. Toryum ergimiş tuz reaktörlerinde pompa ile kazan içinden örnek almak sistemin sıcaklığına göre değişir. Reaktör kalbindeki madde 300, 350o C’de katılaşır. 650o C’de çalışırken sıvı örnek alıp analizine başlamak özel tedbirleri gerektirir. 20-25o C’ a kadar örneği indirebilirseniz solvent extraction yapabilirsiniz. Aksi takdirde 650-700o C’da fisyon gazlarının sistem içinden alınışı habbecikleri kullanılarak yapılabilir. (Bu hususta Dr. Reşat Uzmen’in uzmanlığından istifade etmek gerekir.) Ergimiş bizmutla redox olayını kullanarak platin ayrıştırılması vs. Tirityumdan kurtulmak vs. Sistemde basınç zaten çok düşüktür. Dış basınçtan çok az daha düşük olacaktır, partikül yayılmasına bu şekilde mani olunur. Soğutma işlemleri levha şeklinde laminer soğutmalarla ısı değiştiriciler vasıtasıyla (heat exchangers) yapılır.
Soğutmada araştırmalar, nano teknoloji ile elde edilen parçacıkların %4 sisteme ilavesiyle (volume fraksiyonu) konveksion akışında, heat transfer coefficient (ısı transfer katsayısı) %8.3 bir yükselme görülür. Reynolds sayısı yükselir, Darcy friction faktörü alçalır. Soğutucu yağ veya glikol içine TiO2, Al2O3 gibi nano parçacıklar katılarak sistemin verimi yükseltilir. Nano soğutucular, tribology, kimya, çevre durumlarında ve kaplamada kullanılır.
Toryum ergimiş tuz reaktörlerinde toryumklorür veya toryumflorür yakıt olarak kullanılır. Sistemin içine fisyonu başlatmak için U-235 konur. Kozmik nötronlarla veya Am-Be gibi nötron kaynakları ile kazan içinde fisyon olayı gerçekleştirilir. Fisyondan fisyon ürünleri çıkar, toplam enerjisi 162 MeV’tur. Bu fisyon parçalarının kinetik enerjisidir. Fisyondan 5 MeV ile Beta parçacıkları da çıkar. 5 MeV luk gama ışınları da çıkar. Bunların toplam enerjisi 6 MeV’tur. Grand total fisyondan çıkan enerji 195 MeV tur. Fisyon ürünlerinin enerjisi sıcaklık olarak ortaya çıkar, nötron enerjileri ve ani gama ışınları enerjisi çok kısa zamanda enerjilerini ortama verirler. Fisyon ürünlerinin beta ve gama enerjileri yavaş yavaş ortaya çıkar. Bundan dolayı atom reaktörünün çalışmasının ilk durumlarında 174 MeV fisyon başına elde edilir. Bu yavaş yavaş artar, 184 MeV’a çıkar. Anti nötrinoların enerjisi de 195-184 = 11 MeV’tur. 1 MeV= 1.6 10-6 erg = 1.6 x 10-13 Watt saniye. Tek bir U-235 çekirdeğinden 3.2 x 10-11 Watt saniyelik enerji çıkar. 1 Watt saniyelik enerji için 3.1 x 1010 fisyon gerekir. 1 gr uranyumda 6.02 x 1023/235= 2.6 x 1021 atom vardır. Tamamının fisyonu 8.3 x 1010 Watt saniye enerji verir. Bu da 2.3 x 104 kilowatt saat aşağı yukarı 1 megawatt günlük enerji verir. U-233’ün de fisyonu gene aynı şekildedir. Kazanda:
          Th232 + n à Uβ233 à   reaksiyonu meydana gelir.
%84 U-233 kararlı çekirdekler meydana getirir. Bu da toryum ergimiş tuz reaktörlerinin en büyük avantajıdır. Plutonyum-239 meydana gelmez. Kazanın yapı malzemesi Hastelloy N’dir. Korrozyona dayanıklıdır. Japonlar yakıt olarak kazanda Dr. Kazuo Furukawa önderliğinde ergimiş florür tuzlarıyla çalışmaktadır. Projenin adı FUJİ’dir. Düşük zenginlikte uranyum da kullanmaktadır. (Lityum, berilyumflorür karışımı içinde) FUJI tasarımı 1000 Mwe ile orta boyutta 100-300 MWe ve 7-10 Mwe düşük güçte farklı modeller üzerinde durmaktadır.
FİGES A.Ş. firmasından Dr. Reşat Uzmen, “Konvansiyonel yakıtlı nükleer reaktörlerin artık 4. Nesil reaktörlere yerlerini bırakacağı herkes tarafından ifade edilmektedir. Elbette bu değişim milyarlarca dolar yatırımın yapıldığı, binlerce mühendis, teknisyen ve işçinin çalıştığı konvansiyonel nükleer reaktör sektöründe bir anda beklenmemelidir.Türkiye’nin bu yeni ileri ve kendi imkanlarıyla yapabileceği nükleer reaktör teknolojisinde, çalışmalara henüz başında iken katılmasının önemini kavrayan ve SAMOFAR projesine katılarak farkındalık yaratan FİGES A.Ş. diğer kamu (TÜBİTAK, TAEK, Üniversiteler...) ve/veya özel kurum ve kuruluşlarla ETR teknolojisine adım atarak milli ve yerli nükleer reaktörünü gerçekleştirmede kararlı ve azimlidir.” demektedir.
Güney Fransa’da ajanstaki arkadaşlarla gittiğimiz bilgi arttırma gezisinde, Lyon şehrinin güneyinde 1000 Mwe lik 4 atom reaktörünü gördüğümüzde dilim uçukladı. Önünde muazzam bir soğutma kanalı vardı. 10.000 işçi 4 yıl çalışarak bu su kanalını yapmışlar. Fransa, ihtiyacı olan elektriğin %80’ini nükleerden elde ederken, hemen hemen Afrika’nın kuzeyindeki bütün ülkelerin ihtiyacını nükleerden temin etmektedir. Onların herbirine konverter ve trafo binaları da inşa etmektedir. “Binlerce mühendisine çok iyi şartlarda iş imkanı sağlıyorsun” demektir. Almanya çok yakın zamanda Fransa’dan nükleer elektrik santrali alacağa benzer. Danimarka’nın deniz üstünde rüzgarla çalışan birçok santrali balıkların o bölgeye uğramaması yüzünden büyük problemler yaşamaktadır. Danimarka’nın balık yetiştirme ve balık konserve sanayiinde komşu ve diğer ülkelerden 20 sene ilerde olduğunu düşünürseniz. 1987’de Japonya’da, Japan Times’da 8 sütun üzerinden full sayfa müthiş bir makaleyi incelemiştim, (Konserve balıkların diet programları vs) hayretler içinde kalmıştım. Bakalım Danimarka bu büyük problemi nasıl halledecek? Belki o da Fransa’dan nükleer elektrik enerjisi satın alır. Ekolojik denge çok ama çok önemlidir.
Burada yeri gelmişken üzerinde durulması gerekli bir olayı irdelemek ve bu hususta önemli bir uyarıda bulunmak isterim. 26 Nisan 1986 gece saat birbuçuk. Çernobil’de nükleer santralde patlama oldu. Güzel yurdumuzun kuzeyi ve kuzeybatısı etkilendi. Bizim çaylardaki radyoaktivite, fındıktaki durum, sütteki kontaminasyon vs bizim gündemimizde haftaları hatta ayları aldı. Ankara’daki üniversitelerimizle, ÇNAEM’in ölçüleri mukayese edildi. Şunu hemen ifade edeyim ki, sakin kafayla şimdi bile ölçülenleri, yazılanları çizilenleri incelerseniz ÇNAEM’deki ölçülerin inanırlığı derhal ortaya çıkar. Panik halinde bu işi hiç yapmamış kişi ve kuruluşların yanlış sonuçları derhal ortaya çıkar. Çekmece bu ölçüleri, o zaman 26 yıldan beri yapıyordu. Müthiş bir birikimi vardı. Primer ve sekonder standart ölçü laboratuarları vardı. Çok kıymetli, yetişmiş güzide profesyonel teknisyenleri vardı. Şimdi hala var. Bu çok önemli, nötron akısı, gama alanı ölçmeleri rutin olarak, hassas bir şekilde yapılıyordu. Acele ile hiç birikiminiz olmadan, tecrübeniz olmadan, acele satın aldığnız ölçme aletleri ile ölçmelere kalkmanız ilkelliktir. Bilhassa radyasyon ölçmelerinde doğru ve hassas ölçmeler büyük emeklerden sonra elde edilebilir. (Sistemde bir sistematik hata yoksa) Ölçmelerin 3,4,5,6 koldan (bunların hepsi birbirinden bağımsız ölçme metodları) aynı sonuçları elde etmeniz gerekir. Benim uranium kadmium oranı ölçmeleri 7 yıl sürmüştür. Çekmece onun için kuvvetli bir temeldir, doğru ölçmelerin kaynağıdır. Müthiş bilgi birikimi ve ciddiyet vardır. Arkadaşlar deneyim üzerine deneyim katmışlardır. Ben BNL’den Dr. Herbert Kouts yönetiminde onların standart pilini kullanarak Çekmece’nin nötron standardını inşa ettiğim zaman, birkaç türlü bağımsız metodu da (beta-gama eşzamanlı devreler gibi) devreye sokmuştum. Sonunda Amerika’dan nötron akı standardı için altın varak kullanacakları yerde uranyum varak kullanmışlar. Bu konuda, uranyum varak ölçmelerde birçok sistematik hataya sebebiyet verir. Standardizasyon bittiğinde Dr. Herbert Kouts bana “şimdi sen bizim standardı standartlaştırıyorsun” demişti. Sonuçta parafinden yapılmış bizim standart pilimiz, belli bir noktada 4.2 x 104 n/cm2 saniye nötron akı değerini gösteriyordu. Bu sonuç sonra hastanelere dağıtılan bütün radyo-izotopların nötron kaynağı ödevini gördü. İş zor ve maliyetli idi. Dos hesapları bu değeri kullanarak yapıldı.
Çernobil kazası olduğunda, benim odamdan birkaç oda ilerde değerli Ukraynalı nükleer fizikçi arkadaşım Dr. Nikolai Kocheref oturuyordu. 15 gün içinde Çernobil’e gitti ve dönüşünde bana kısaca olayı anlattığında çok üzülmüştüm. Operatörler reaktörde hiç de önemli olmayan bir deneyi yapmayı kafalarına koymuşlardı. (Ne yazık ki!) Reaktörün birbirinden bağımsız üç tane otomatik kapatma sistemi vardı. Deneyi yapabilmek için (çok büyük hata yaparak) her üç kapatma sistemini devre dışı yaptılar. Nükleer reaktörler bu tip hataları hiç ama hiç affetmezler, ne yazık oldu.
Avusturyalı nükleerci prof arkadaşım, 27 Nisan 1986 gününü Viyana atmosferinde çok bol miktarda Çernobil’in tavanından çıkan karbon atomlarını (is) ölçüyordu. İs’in difüzyon katsayısı en yüksektir. Avusturya’nın 250 noktasında hergün belli başlı partiküller, partikül dedektörleri ile ölçülür. Bu sistemi doktor olan cumhurbaşkanlığı adayı yıllarca önce kurmuştu. Bütün uğraşılarıma rağmen, Türkiye’nin önemli noktalarına dağılmış, meteoroloji istasyonlarına konulabilecek partikül dedektörlerini koyduramadım. Radyasyona ait merkezi sistemimiz TAEK ve ÇNAEM’de başarı ile çalışmaktadır, fakat partikül dedektörleri konulamamıştır. Daha önce yazmıştım. Viyana’da üniversitenin 3 km uzağında, bir binanın bodrum katında, kaçak nikel üretildiğini derhal bulup, gereğini yaptılar. (“Üniversite dediğin böyle olur” başlığı altında yazmıştım) ÇNAEM Karadeniz Uluslararası projede balıklarda, deniz altındaki bitkilerde geniş zararlı maddeler araştırmaları yapmıştır. Çekmece gölünde de önemli çalışmaları vardır. Dr. Gül Göktepe’nin çalışmaları ÇNAEM raporları halinde basılmıştır.
Ergimiş toryum tuzlu reaktörlerde, yakıtın negatif sıcaklık katsayısına sahip olması büyük avantajdır. Kazandaki yakıtın sıcaklığı arttıkça, kazandaki yakıt molekülleri reaktörün düşük enerjilere düşmesinin (reaktivitenin düşmesinin) sebebini meydana getirirler. Yakıtın negatif sıcaklık katsayısına sahip olması sebebi ile sıcaklık daha fazla yükselmez. ETR reaktörlerinde yüksek basınç olmaması büyük avantajdır. Reaktörü soğutmak için su kullanılmaz, ergimiş yakıtın kendisi kullanılır. Kaza durumunda “reaktör kalp erimesi” veya suyun ayrışarak hidrojen patlaması riski yoktur. Yüksek basınçla değil, atmosfer basıncında çalışır. ETR’ler yüksek sıcaklıkta ısı üretirler (500-600oC). Bu tip reaktörler üstelik nükleer atıkların “yakılarak” azaltılmasına katkı sağlarlar.
Burada bazı soruları ortaya atmak istiyorum: Büyük yapısal değişiklikler oldu. Başkanlık sistemi, Atom Enerjisi Kurumu’nun lisans veren kurum haline getirilmesi, ÇNAEM’in Teknoloji ve Atık Daire Başkanlığı’na dönüştürülmesi vs. Düzenleme Kurulu oluşturulacaktı, ne oldu? Bunlar idari düşüncelerdir. Şimdi diyelim, 10 Türk firması bir proto-tip ETR reaktörü yapmakta anlaşsalar, izinleri kimden alacaklar? Aranan başlama şartları neler olacak? Bir başka Türk firmasından iş adamı, KOZY’deki konferansımın molasında “ben ETR reaktörünü gemime monte edip, limanlarda elektrik enerjisi satmak istesem olur mu?” diye sormuştu. Ben de kendisine “gereken teknik yardımı elimizden geldiğince yaparız” demiştim. 10 MWe gibi düşük güçte karar verilecek bir proto-tip üzerinde çalışmak lazım. Artık makale yazmanın zamanı geçti, birşeyler yapmalıyız. Nereden başlayacağız? TÜBİTAK sanayi yenilik ağ mekanizması (SAYEM) yeni bir teşvik ve destek mekanizması kurulması, ÇNAEM’in sağlık fiziği ve radyasyon bakımından devreye dahil edilmesi, küçük ekiplerin her ilgili konuda kurulup çalışmaya biran önce başlaması nasıl olacak? TÜBİTAK’ın kendi 3 bölümünün (metalurji, malzeme ve enerji gruplarının) müşterek verdikleri proje ne durumda?
ÇNAEM merkezindeki dışardan ithal edilmiş (!) (880.000 ton bizde varken) toryumla ve mevcut uranyumla proto-tip için yakıt derhal temin edilmiş olur. Klorür ve florür molten salt haline getirilip kullanılabilinir. % 1.143 zenginleştirilmiş U-238’ten 104 kg Çekmece’de vardır.
Doç.Dr.Çetin ERTEK
16.02.2019

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder