Radyasyonlar Vücudumuzu Nasıl Etkiliyor, Radyasyon Dozunun Anlamı?

 Radyasyon Nedir?

Radyasyon, enerjinin bir yerden başka bir yere ışınlar ya da tanecikler halinde iletiminden başka bir şey değil. Tüm radyasyonlara, çok çeşitli frekanslarda titreşen enerji paketlerinden oluşan ışınlar gözüyle de bakılabilir. İyonlayıcı radyasyonlar, ya Röntgen ve gama ışınları gibi Elektro Manyetik (EM) ışınlardan ya da alfa ve betalar gibi çok hızlı taneciklerden oluşuyorlar. Bu çeşit radyasyonların iyonlayıcı radyasyon olarak adlandırılması, molekül ve atomlardan elektron sökebilecek kadar yüksek enerjide olmaları sonucu bunları iyonlaştırmasından kaynaklanıyor (Bkz Şekil 1). Böylece ortaya, bir serbest elektronla, arta kalan, artı yüklü bir atomdan (iyon) oluşan bir ‘iyon çifti’ çıkıyor.

Radyoaktif madde nedir?

Atom çekirdeklerinden kendiliğiden alfa, beta ve gama ışınları yayınlayan maddeler  radyoaktif madde olarak adlandırılıyor.

Not: Cep telefonları ve baz istasyonlarından yayınlanan, radyo dalgaları olarak da adlandırılan, EM radyasyonlar (ya da EM dalgalar) çok daha düşük enerjileri nedeniyle atomlardan elektron sökemediklerinden iyonlayıcı radyasyonlar değiller. Bunlar, doku ve hücrelere girip aktardıkları enerjilerle çok daha az etkili olabiliyorlar, ancak atom ve atom çekirdeğine girip etkili olamıyorlar. 

 Kanser olasılığı?

Röntgen filmi çektirirken Röntgen makinesinden vücudumuza giren ‘Röntgen ışınları’ da, radyoaktif maddelerden yayınlan alfa, beta ve gama ışınları da vücudumuza girdiğinde çok az olasılıkla kanser yapabiliyorlar. Vücudumuzda kanser oluşup oluşmaması, ışınların (radyasyonların) cins ve miktarıyla, etkilenen organın cinsine ve ışınlanma süresine bağlı. Aktarılan radyasyon enerjisiyle, bunun süresi, aşağıda açıklayacağımız ‘Etkin Doz’ kavramının temeli olup, bu doz, kanser olasılığı (riski) için, önemli bir ölçüt. 

Radyasyondan korunmada amaç ?

İyonlayıcı radyasyondan korunmada amaç, doğada, tıp ve teknolojide ortaya çıkan radyasyonlardan insanı ve çevreyi korumanın yanı sıra, radyasyonların tıp ve teknolojideki uygulamalarından da insanlara yarar sağlamaktır. Bu nedenle tıp ve teknolojideki her bir radyasyon uygulamasının daima insana yarar sağlayacak bir gerekçesi olmalı ve uygulama sırasında alınacak radyasyon dozu da, akıl ve mantığımızla uyumlu olacak şekilde ‘olduğunca düşük ya da az’ olmalıdır. Örneğin tıpta, Röntgen filmi çekiminde ve Bilgisayar Tomografi taramasında, bunlar bize, tanı amaçlı yarar sağladığı ve alınan radyasyon dozları da akıl ve mantıkla uyumlu olacak şekilde düşük tutulabildiği için bu uygulamalar kabul görmektedir.

 

Şekil 1: Soldaki iki şekilde radyoaktif bir maddenin atom çekirdeğinden yayınlanan alfa, beta ve gama radyasyonları gösteriliiyor. En sağdaki şekilde ise atom çekirdeğinden yayınlanan gama ışınlarının, başka atomlara çarpmasıyla, enerjilerinin bir bölümünü bunlara aktararak iyon çiftleri oluşturması gösteriliyor (iyon çifti: serbest kalan elektron ile arta kalan atom) /4/

Enerji Dozu

Radyasyonla yapılan araştırmalar, radyasyonun vücuda olabilecek etkisinin, ilgili organın kilogramı başına, o organa aktardığı enerji miktarına (Joule) bağlı olduğunu göstermiştir ki bu Enerji Dozu’dur Birimi Joule/kg olup, Gray (Gy) ve miliGray (mGy) adlarıyla kısaltılmıştır.

1 Gray=1000 mili Gray= 1 Joule/kg (herhangi bir maddede, örneğin vücut dokusunda enerji soğurumu).

 

Şekil 2: Bir radyasyon kaynağından yayınlanan iyonlayıcı radyasyonların maddeyi ışınlaması ve maddede dozun oluşması şematize ediliyor. Sağdaki şekil, bir radyasyon kaynağının bulunduğu yere konan ‚Radyasyon Uyarı‘ işareti /4/.

 

Eşdeğer Doz

Aynı enerji dozundaki farklı  radyasyonlar yolları boyunca, vücuttaki dokularda farklı uzaklıklarda enerjilerini bıraktıklarından, geçtikleri hücreleri yoğun ya da az etkileyebiliyorlar ve böylelikle farklı bozunmaya neden oluyorlar. Örneğin kütleleri büyük olan alfa ışınları, deri yüzeyindeki hücrelerde soğurularak ya da enerjilerini onlara aktararak, aynı enerji dozundaki Röntgen ışınlarından 20 kat daha fazla bozunmaya neden olabiliyorlar. Buradan ‚Eşdeğer doz‘ kavramı ortaya çıkıyor ki bu da Enerji Dozunun ‚kalite katsayısı‘ olarak adlandırılan bir katsayı ile çarpımından oluşuyor (Alfalar için kalite katsayısı : 20). Eşdeğer doz birimi Sievert (Sv), ancak daha çok binde biri olan  mili Sievert (mSv) kullanılıyor.

 

Etkin Doz

Vücuttaki çeşitli organ ve dokuların radyasyona duyarlığı farklı olduğundan hem bunların etkilerini karşılaştırabilmek hem de tüm vücudun etkilendiği dozu ve oluşabilecek kanser riskini hesaplayabilmek için ‚Etkin Doz‘ kavramı türetilmiştir. Genellikle, radyasyondan korunmada, biyolojik bir doz olan etkin doz kullanılıyor. Etkin doz, radyasyonun sadece özelliklerini değil, bunun yanı sıra, ışınlanan organın bu radyasyona olan duyarlığını da içeriyor. Bu nedenle etkin doz, insana, radyasyonun ne derece etkili olabileceğini de göstermiş oluyor.

Örneğin aynı eşdeğer doz için akciğerlerdeki kanser olasılığı (riski), tiroid bezindekine oranla 3 kat daha yüksek. Tüm vücudun kanser olasılığını kestirebilmek  için ise her bir radyasyon cinsi ve etkilenen her bir organ için kanser olasılıklarının hesaplanıp, toplanması gerekiyor. Etkin doz, bir organın radyasyona duyarlığını hesaba katan ‚Doz Ağırlık katsayısı’yla, eşdeğer dozun çarpımından oluşuyor, birimi Sievert (Sv, mSv). Organların doz ağırlık katsayıları Çizelge 1‘de yer alıyor. Görüldüğü gibi tüm vücut için doz ağırlık katayılarının toplamının 1 olması gerekiyor. Bu değerleri Uluslararası Radyasyondan Korunma Kurulu (ICRP), zamanla gelişen bilimsel araştırmalara bağlı olarak, ilgili yayınlarında açıklıyor. Son değerler 2007 yılındaki ICRP yayınında bulunuyor.

Doz ağırlık katsayısı örneğin Tiroid bezi için 0,04. Bunun anlamı, örneğin tiroid bezinin büyüklüğünü belirleyebilmek için iyot 131 radyoaktiviteli su içirilen bir hastanın tiroid bezi 100 mSv’lik bir ‚tiroid dozu‘ aldıysa (eşdeğer doz), bu dozun hastada tiroid kanseri oluşturma riskiyle, o kişinin tüm vücudunun 4 mSv’lik doz alması sonucu (100 x0,04= 4 mSv, tüm vücut Etkin Dozu‘nun) vücuttaki kanser riskinin aynı olacağıdır.

Özetle, ‚Etkin Doz‘, kavramı ile, çeşitli cins ve kaynaklı radyasyonların vücuttaki etkileri, kanser riskleri karşılaştırıyor, mSv olarak aynı değerler, aynı kanser olasılığını (riskini) gösteriyor.

 

Çizelge 1: Farklı dokular için Doz Ağırlık Katsayıları (Vücudun ilgili organının aldığı Eşder Doz bu çizelgedeki katsayı ile çarpılarak Etkin Doz hesaplanıyor)
Organlar	Doku Doz Ağırlık Katsayıları
	ICRP26 1977	ICRP60 1990	ICRP103 2007
Gonadlar (Yumurtalıklar)	0.25	0.20	0.08
Red Bone Marrow (Kırmızı Kemik iliği)	0.12	0.12	0.12
Colon (Kalın bağırsak)	–	0.12	0.12
Lung (Akciğer)	0.12	0.12	0.12
Stomach (Miğde)	–	0.12	0.12
Breast (Göğüs, meme)	0.15	0.05	0.12
Bladder (Mesane)	–	0.05	0.04
Liver (Karacığer)	–	0.05	0.04
Oesophagus (Yemek borusu)	–	0.05	0.04
Thyroid (Tiroid)	0.03	0.05	0.04
Skin (Deri)	–	0.01	0.01
Bone surface (Kemik yüzeyi)	0.03	0.01	0.01
Salivary glands (Tükürük bezleri)	–	–	0.01
Brain (Beyin)	–	–	0.01
Remainder of body (Arta kalan vücut)	0.30	0.05	0.12
Toplam	1.00	1.00	1.00

 

İyonlayıcı Radyasyonların Vücuda Etkileri?

Radyasyonların vücuda etkileri, ancak 300 - 1000 mSv gibi ve hatta daha yüksek dozlarda gözlenebiliyor (Örneğin deride kızarma, kanda değişiklik gibi). Yüksek dozlarda etkinin, doz arttıkça artmasına karşın, düşük radyasyon dozlarında, doz arttıkça etki değil, ‘etki olasılığı’ artıyor (Ya da başka bir deyimle: doz arttıkça, etki daha sık gözleniyor).

Düşük dozlarda da radyasyon enerjisinin vücuda aktarılması sonucu hedefteki hücre moleküllerinde bozunma ortaya çıkabiliyor. Örneğin hücrelerindeki DNA molekül bağlarının koparılmasyla, hücrenin kendi onarım mekanizmasına rağmen bunların onarılamayarak kanserin ortaya çıkmasıyla sonuçlanabiliyor. Eğer radyasyon dozu belirli bir üst sınırı aşarsa, o zaman dokularda da bozunma başlayabiliyor. Tipik doz üst sınır değeri: bir kaç yüz mili Sievert.

Düşük dozlarda vücuda etki istatiksel. Örneğin büyük bir toplulukta (10 bin, 100 bin kişi gibi) her kişi aynı radyasyon dozunu almış ise, bunlardan rastgele bazı kişilerin kansere yakalanması söz könusu olabiliyor. Ancak, bu topluluktan ileride kansere yakalananlar içinde, kimlerin bu düşük dozdaki radyasyonun etkisiyle kansere yakalandığını belirlemek olanaksız. Çünkü kanser yapabilen çok sayıda başka etken olduğunu biliyoruz. Örneğin iyi yanmamış kömür ateşinde pişen bir pirzolada biriken yüzlerce kanser yapabilen madde bulunuyor. Fabrika baca ve otomobil egzos gazlarındaki kimyasallarla kirlenen havayı soluyanlar da kansere yakalanabiliyorlar. Tüm dünyada ortalama olarak insanların % 40’ı çeşitli nedenlerle (ya da bilinmeyen nedenlerle), yaşamları boyunca kansere yakalanıyorlar ve ölenlerin % 25 kadarı da kanserden ölüyor.

Özetle: Çok büyük kanserli sayılarının içinde, radyasyondan ölümler olup olmadığını ve olduysa bunların kaç kişi ve kimler olduğunu belirlemek ise olanaksız. Benzer durum, yediğimiz besinlerdeki ya da soluduğumuz havadaki bazı kimyasal maddelerin kansere neden olup olmadığı için de geçerli.

 

Etkin Doz Ölçümleri

Vücuttaki her organda ölçüm yapılamayacağından, etkin dozun vücutta doğrudan ölçümü olası

değil. Bu nedenle radyasyona hedef olan bir kisinin bulunduğu yerde, sabit ya da portatif bir aletle radyasyon doz hızı (saatte alınan radyasyon dozu : mSv/h) ya da ‚ortam radyasyonu‘ ölçülerek o kişinin orada ne süre kaldığı da belirlenerek, aldığı eşdeğer doz hesaplanıyor. Eşdeğer ortam dozundan etkin dozun bulunması ise, ilgili radyasyonların cinsleri ve doz ağırlık katsayıları (Çizelge 1) göz önüne alınarak yapılabiliyor ya da bu, ölçüm aletlerinde ilgili iç düzeltmeyle sağlanıyor.  

 

Radyasyon Dozu Nasıl Azaltılır?

Çevremizde bir radyasyon kaynağı varsa, bundan olduğunca uzak durmak ve orada bulunma süremizi kısaltmak, ayrıca kurşun ve demir gibi duvar zırhlar kullanmak vücudumuzun alacağı radyasyon dozunu büyük ölçüde azaltacaktır. Ayrıntlar için bkz. /4/.

 

Doz Değerlerine Örnekler

Gerek doğal radyasyonlarla (örneğin topraktan besinlere geçen uranyum’la,  ayrıca kozmik ışınlarla) gerekse tıp ve teknolojide kullanılan radyasyon kaynaklarından, özellikle tıptaki gereksinimimize göre, az ya da çok ışınlanmaktayız.

Büyük değişimler gösteren doğal radyasyon dozunun dünya ortalaması kişi başına yılda 2,4 mSv (Etkin Doz).

Buna ek olarak tıp ve teknolojide radyasyon kaynakları kullanımı sonucu ortalama olarak  da yılda 1,6 mSv kadar etkin radyasyon dozu almaktayız.

Böylelikle yılda aldığımız toplam ortalama etkin doz: 4 mSv.

Avrupa’dan New York’a yapılan bir uçak yolculuğunda kozmik ışınlardan alınan ortalama Etkin Doz yaklaşık olarak 0,05 mSv.

Röntgen göğüs filmi çektirdiğimizde aldığımız ortalama etkin doz  0,02- 0,05 mSv.

Bilgisayar Tomografi (BT) taramasında alınan etkin doz 1 ile 10 mSv arasında değişiyor.

 

Radyasyondan korunmada sınır değerler

Her radyasyon uygulamasının gerekçelendirilmesi ve planlanan işin optimize edilerek daha az radyasyon dozunun alınması gereğinin yanı sıra, radyasyondan korunmada sınır değerlere de uyulması gerekiyor. Radyasyonlarla uğraşanlar sürekli kontrol altında olup gerektiğinde işten bir süre uzaklaştırılabileceklerinden onlar için yılda alabilecekleri radyasyon doz sınır değeri yılda 20 mSv iken, halktan bir kişi için sınır değer sadece 1 mSv. Doğal radyasyonlar için bir sınır değer bulunmuyor.

Tıptaki uygulamalar için de sınır değer konulmayarak hastanın iyileştirilmesi ön planda tutularak, radyasyon riski ikinci plana alınıyor.

 

Radyasyon tedavisinde alınan doz

Radyasyondan tedavisinde  amaç kanserli hücrelerin öldürülmesi olduğundan, ışınlamanın yaratacağı ek kanser riskini göz önüne almak anlamsız. Burada, 10 ile 50 Gray arasında hatta daha da yüksek enerji dozları kullanılarak tümörlerin öldürülmesi sağlanıyor.

 

Doğal Radyasyonlarla Sürekli Işınlanıyoruz

Aslında insan, yer yüzünde bulunduğundan beridir, uzaydan gelen kozmik ışınlar ile çevresinde ve

vücudunda bulunan‚ „Doğal Radyoaktif Maddelerden‟ yayılan radyasyonlarla birlikte yaşamakta.

Vücudumuza solunum ve sindirim yollarıyla, hava, su, tüm bitkisel ve hayvansal besinlerde, (az da olsa) bulunan, radyoaktif maddeler girmekte, bunlar zamanla çeşitli organlarda birikmekte.

Vücudumuzda her saniye 9000 adet kadar atom çekirdeği bozunuyor (parçalanıyor). Günde 800 milyona yakın! Ve her parçalanmada ortaya çıkan enerjileri yüksek radyasyonlar, insan vücudunu „içten‟ ışınlıyorlar.

Ayrıca kozmik ışınlarla ve çevremizdeki herçeşit maddenin içindeki radyoaktif maddelerden salınan

ışınlara da sürekli olarak „dıştan‟ hedef olmaktayız. Vücudumuzdan yayınlanan radyasyonlar da,

çevremizde bize yakın kişileri az da olsa ışınlamaktalar. Öte yandan, bir röntgen filmi çektirdiğimizde,

vücudumuza 100 milyar kadar ışın girmesine rağmen vücutta „belirgin bir hasar‟ ya da hastalık

başgöstermiyor. Her ne kadar hücreler, radyasyonlara karşı gerekli savunmayı yaparak kendilerini

korumakta iseler de giriciliği yüksek iyonlayıcı ışınların, hücre ve organlarda hasar oluşturabilmesi,

düşük dozlarda çok seyrek olarak da kanser gibi ölümle sonuçlanabilecek hastalıklara yol açması

olasılığı var.

Şekil 3: Doğal ve insan yapısı diğer başlıca kaynaklardan yayınlanan radyasyonlardan aldığımız dozlar (mSv). Soldaki kırmızı sütun halktan bir kişi için sınır değer olan yıllık 1 mSv’lik Etkin Doz‘u gösterirken diğerleri bunun yanında daha az kalıyor (Pelvis Radiology: insanın leğen kemikleri bölgesinin röntgeni ya da taranması, Chest radiology: Göğüs röntgeni), en sağda nükleer santral çevresinde yaşayanlanrın yılda aldıkları radyasyon dozu 0,01 mSv) gösteriliyor /5/.

 

Sonuç

Doğal ve insan yapısı radyoaktif maddelerden, Röntgen aletlerinden yayınlanan ışınlarla, kozmik ışınlarla, etkilenmekteyiz. Bunların vücudumuza aktardıkları enerji miktarı radyasyon dozunu oluşturmakta, bu doz da atom ve moleküllerde değişiklikler yapmaktadır.

Yukarıda vurguladığımız gibi, tıp ve teknolojideki her bir radyasyon uygulamasının insana daima yarar sağlayacak bir gerekçesi olmalı ve uygulama sırasında alınacak radyasyon dozu da, akıl ve mantığımızla uyumlu olacak şekilde ‘olduğunca düşük ya da az’ olmalıdır. Doğal radyasyon dozu da, bize ayrıca bununla ilgili karşılaştırma ve değerlendirme yapmamızı sağlayan önemli bir ölçüt olmaktadır.

Not: Bu yazı, 30 Ekim 2020 günü Herkese Bilim Teknoloji dergisi portalında yayımlanmıştır.

Yüksel Atakan, Dr.Fizik Y.Müh., ybatakan3@gmail.com Almanya

………………………………….

Kaynaklar

/1 / Bundesamt für Strahlenschutz, https://www.bfs.de/DE/themen/ion/ion_node.html

/2/ https://www.bfs.de/DE/themen/ion/wirkung/strahlenempfindlichkeit/strahlenempfindlichkeit.html

/3/https://www.bfs.de/DE/themen/ion/anwendung-medizin/diagnostik/nuklearmedizin/nuklearmedizin_node.html

/4/ Radyasyon ve Sağlığımız? kitap, Y.Atakan, Nobel Yayınları, 2014 ,  https://www.nobelkitap.com/kitap_113005_radyasyon-vesagligimiz.html

/5/ https://www.radioactivity.eu.com/site/pages/Effective_Dose.htm

 

HIZLANDIRICI SÜRÜMLÜ SİSTEME DAYALI NÜKLEER REAKTÖR TEKNOLOJİSİNDE BELÇİKA’DAN MYRRHA (ÇOK AMAÇLI HİBRİD YÜKSEK TEKNOLOJİ UYGULAMALARI İÇİN ARAŞTIRMA REAKTÖRÜ ) DENEYİMİNİN BUGÜN GELDİĞİ NOKTA

Canip SEVİNÇ

Mak.-End.Yük.Müh.-Ekonomist

OAP-YET BAŞKANI

    Nükleer reaksiyon veya çekirdek tepkimesi  teorik tanımlanırsa ;” iki atom çekirdeğinin veya bir atom çekirdeğiyle atom dışından bir atom altı parçacığın çarpışarak bir veya daha fazla yeni nüklide dönüşmeleri şeklinde gerçekleşen bir reaksiyon olduğu şeklinde ifade edilir”. Bu gibi reaksiyonlarda yer alan atom altı parçacıklar proton , nötron veya yüksek enerjili elektron olabilir.

Bu atom altı parçacıklar Hızlandırıcı denilen   genellikle ya sabit bir hedefe yönlendirilmek üzere hızları ve  enerjileri yükseltilerek hızlandırılan elektromanyetik alan kullanan  parçacık demetleri olup  hedefle çarpıştırılarak ya da halka-halka tipli iki dairesel hızlandırıcı veya linak-linak tipli iki doğrusal hızlandırıcı kullanılarak, parçacık demetlerinin karşılıklı enerjilerinin yükseltilerek  hedefler ile  çarpıştırılması  şeklinde yapılmaktadır. Çarpıştırıcıların iki önemli parametresi vardır. Bunlardan biri kütle merkezi enerjisi, diğeri ise ışınlıktır. Ek olarak, demet kutuplanması, enerji dağılımı, çarpışma frekansı, toplam ışınlık da önemlidir. Çarpıştırıcılar karşılıklı olarak yönelmiş parçacık demetleri arasında yüksek enerjili çarpışmalar oluşturmak için kullanılırlar.

Bu çarpışmalar atom çekirdeklerini parçalar,bölünme ile nötron açığa çıkarır ve nükleer reaksiyon başlatır.

Nükleer reaksiyonun kimyasal reaksiyondan  milyon kat daha yüksek enerji ortaya çıkmasına sebep olan bir reaksiyon şeklidir.

Mesela ;Bir  zincir reaksiyonda, başlangıçtaki  235 Th veya  235 U çekirdeği ve nötronun kütleleri toplamının enerji cinsinden değeri ile fisyon sonucu oluşan fisyon ürünlerinin ve yayınlanan nötronların kütlelerinin toplamının enerji cinsinden değeri arasında yaklaşık olarak 200 MeV’lik bir enerji  iken  (Kimyasal yanmada açığa çıkan enerjinin 1 eV mertebesinde olduğu hatırlanırsa bu enerjini ne kadar büyük olduğu konusunda bir fikir verebilir.

 Açığa çıkan bu fisyon enerjisi nükleer reaktördeki suyun ısıtılması ve buhara dönüştürülmesi, bu buharın türbini döndürmesi ve türbinin de jeneratörü çalıştırması sonucunda elektrik enerjisi  üretilmesini gerçekleştirir.

Kimyasal reaksiyondan farkı, nükleer  reaksiyonların atomların elektronları arasında gerçekleşmesidir. Çekirdek tepkimesi sonucunda eğer proton sayısı değişiyor ise farklı bir elemente ait bir atom oluşmuş olur.

 2007 tarihli BTYK (Bilim Teknoloji Yüksek Kurulu ) kararı  ile ülkemizde GeV Enerjili Proton Hızlandırıcısı kurulması kararlaştırılmış ancak TAEK bu projeyi savsaklayarak gerçekleştirmemiştir.

 Bir reaksiyonun nükleer reaksiyon sayılabilmesi için en az bir nüklidin başka bir nüklide dönüşmesi gerekir; böyle bir dönüşüm gerçekleşmezse yaşanan çarpışma sürecine saçılma adı verilir. Spontane olarak gerçekleşen radyoaktif bozunma, nüklit değişimine yol açsa da nükleer reaksiyon olarak kabul edilmez.

Parçacık hızlandırıcılarından yararlanılarak nükleer enerji üretilmesinde dünyadaki en önemli çalışma merkezlerinden birisi ;  Belçika’daki, dünyadaki bir parçacık hızlandırıcı tarafından çalıştırılan bir nükleer reaktörün ilk prototipidir.

MYRRHA, Avrupa Birliği'nin ESFRI (Avrupa Araştırma Altyapısı Stratejik Forumu) ve SET (Avrupa Stratejik Enerji Teknolojileri) Planına uyduğundan, Avrupa Yatırım Bankası finansmanı için adaydır. MYRRHA uluslararası bir tanınırlığa sahiptir ve Aralık 2010'da Avrupa Komisyonu tarafından önümüzdeki 20 yıl içinde Avrupa'yı yüksek teknoloji araştırmalarında lider yapmak için 50 projeden biri olarak listelenmiştir.Geçmişte AB Komisyonu Projeyi parasal olarakta desteklemiştir.

Belçika Federal Hükümeti 7 Eylül 2018'de MYRRHA projesinin Toplam 1.6 milyar € bütçeye dayanan maliyetine  hükümet   yıl itibarı ile 558 milyon € tahsis  etti.

Buna ek olarak, Belçika hükümeti, ilave katılımcı ülkelerden yatırımları memnuniyetle karşılayacak ideal bir uluslararası kar amacı gütmeyen kuruluşun kurulacağını duyurdu.

Bu nedenle bu projede Türkiyenin halen  yer alabilmesi olanakları mevcuttur.

 2013 yılında ETKB adına Cenevre’de   gerçekleştirilen ThEC13 Konferansına katılan aralarında benimde bulunduğum Türk Heyetine  Belçika Nükleer Araştırma Merkezi  SCK-CEN  MYRRHA Direktörü Cezayir asıllı bilim adamı Prof.Dr. Hamid AÏT ABDERRAHIM  tarafından Türkiye olarak bu projeye katılımımız  önerilmiş, ancak  bu öneri  TAEK tarafından bir gerekçe gösterilmeden uygun görülmemiştir. Hakemli dergilerde ve uluslararası konferanslarda 100'den fazla bilimsel yayınını yayınlanan Prof.Dr. ABDERRAHIM  21 Mart 2018’de ABD Merkezli  GEN IV İnternatıonal Forum için ; MYRRHA AN ACCELERATOR DRIVEN SYSTEM BASED ON LFR TECHNOLOGY –  “MYRRHA  Kurşun Soğutmalı Hızlandırıcı Sürümlü Sistem Teknolojisi “ konulu bir  konferans vermiştir.

Ülkemiz içinde son derece önemli olan bu konferans  aşağıdaki şu ana başlıklarda işleniyordu.

1-     Dünya çapında enerji gerçekleri

     2-SCK-CEN (SCK-CEN :Belçika Nükleer Araştırma Merkezi) ve MYRRHA’nın  arka planları  (  MYRRAH :Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications- Çok amaçlı hibrid Yüksek teknoloji Uygulamaları için Araştırma Reaktörü  )

     3-ADS (Accelerating and Driven System)  Nedir ve Neden P&T (Partitioning and Transmutation) için önemlidir

     4- Bir Bakışta MYRRHA Projesi

     5-MYRRHA Reaktörü

     6-MYRRHA Hızlandırıcı

     7-MYRRHA Lisansı

     8-Gerçekleşmeye yönelik MYRRHA uygulaması

     9- Sonuçlar

Nükleer enerjinin kullanımında  bütün dünya için sorun durumunda olan 4 ana başlık olduğu ifade edilen konferansta bu başlıklarda şu şekilde sıralanıyordu.

1-Güvenliği ve emniyeti arttırmak

2-Kanıtlanmış teknolojinin kullanımını en üst düzeye çıkarmak

3-Nükleerde geçmişin kötü izlerini silmek

4-Eldeki nükleer kaynakları daha iyi  kullanmak

MYRRHA  için  şunlar söylenebilir.

MYRRHA, yüksek güçlü doğrusal bir hızlandırıcı tarafından tahrik edilen bir kritik altı nükleer reaktörden oluşan dünyanın ilk büyük ölçekli Hızlandırıcı Tahrikli Sistemidir (ADS). Kritik malzemenin subkritik konsantrasyonu ile nükleer reaksiyon sadece partikül hızlandırıcı tarafından sürdürülür. Proton ışınının kapatılması, nükleer reaksiyonların anında ve güvenli bir şekilde durmasına neden olur. Bu hızlandırıcı sürümlü sistemin güvenli olduğu anlamına gelir.Zincir reaksiyonun sürebilmesi için proton akısı devam etmeli ve nötron üretimi sürmelidir.Oysaki proton ışınımının kapatılması  nükleer reaksiyonun devamını otomatikman durdurur.Bu ADS’nin en önemli güvenlik kavramıdır.

Subkritik konsantrasyon;( k )  ile ifade edilen bir kritiklik katsayısı ile açıklanabilir.(k) değeri  proton akısı sağlanarak başlatılan  nükleer reaksiyonda (n+1)’ci adımda  üretilen  nötron sayısının  (n)’ninci adımda üretilen nötron sayısına oranıdır.

Eğer  ( k<1)  ise  bu subkritik durumdur.Bu demektir ki ,zincir reaksiyon eninde sonunda bitecektir.Yani bu reaktörün patlaması beklenilemez.Güvenlik tamdır.ADS Sistemleri  k<1  olarak dizayn edilirler.MYRRHA’da bu katsayı k=0.95 alınmıştır.

k=1 durumu  critical durumu  olup zincir reaksiyon sürecek anlamı taşırken

k>1 durumuda supercritical  durumu ifade eder ki bu durum reaksiyonun kontrol edilemeyeceği anlamını taşır.

MYRRHA ( Yüksek Teknoloji Uygulamaları için Çok Amaçlı HYbrid Araştırma Reaktörü ) çok işlevli bir araştırma tesisidir, ancak her şeyden önce benzersizdir. Parçacık hızlandırıcısı ile çalışan ve soğutma maddesi olarak sıvı metal kurşun-bizmut kullanan dünyanın ilk araştırma reaktörüdür. MYRRHA, nükleer atıkların yönetimini optimize etmek, yeni tıbbi radyo-izotoplar üretmek ve malzeme araştırmaları yapmak gibi gelecek vaat eden teknolojilere ve uygulamalara yol açacaktır.Bunlardan biriside Toryumun  kullanılmasıdır.

MYRRHA İnovasyon çabaları sayesinde, sadece GEN IV reaktörlerinin geliştirilmesini teşvik etmiyor. Araştırmalarıyla , mevcut nükleer yakıtların tasarımını da daha güvenli hale getirmek amacında olduğundan Türkiye MSTR  için  GİF IV ile ilişki kurmaya karar verdiği ve bu amaçla bir yol haritası hazırladığı gibi MYRRHA  ilede ilişkiye girmek ve ADS sistemlerini geliştirmeye yönelik bir yol haritasıda hazırlamalıdır.

En son olarak Nisan-2020’de TÜBİTAK’a  verilen  Yeni Nesil Nükleer Reaktörlere yönelik hazırlanan yol haritasında   Hızlandırıcı Sürümlü Sistemlere ilişkin bir yol haritası ve MYRRHA ile ilişki kurulması yönünde bir çalışma yer almamıştır.

MYRRHA dört ana bileşenden oluşur:

• Lineer Hızlandırıcı (Linac)
• Kurşun bizmut ötektik (LBE) soğutmalı reaktör
• Proton Hedef Tesisi
• Fusion Hedef İstasyonu

MYRRHA  projesinin   üç aşamada uygulanacağı açıklanıyordu.

Aşama 1: İlk Linak bölümünün tasarımı ve yapımı (100 MeV'ye kadar). Bu aşama, reaktörün daha sonra 600 MeV proton ışını ile çalıştırılması için gerekli olan Linacın operasyonel güvenilirliğini teyit edecektir. Buna ek olarak, tıbbi radyoizotopların üretimi ve fizikte ve malzeme araştırmaları için temel ve uygulamalı araştırmalar için Proton Hedef Tesisten oluşur.

 Üçüncü bileşen, füzyon reaktörleri için malzemelerin test edileceği “Fusion Target Station” dır. 

Birinci aşama ayrıca 600 MeV'ye olan Linak uzantısının ve alt kritik reaktörün araştırılmasını ve geliştirilmesini içerir.

 Son olarak, reaktör ön lisanslaması da Aşama 1'in bir parçasıdır.

 Bu aşamanın 2026 yılında tamamlanması planlanmaktadır.

Aşama 2: 100 MeV Linacın 600 MeV'a uzatılması. Bu uzatma, reaktörün çalıştırılması için gereklidir. 

Tamamlandığında, Linak yaklaşık 400 m uzunluğunda olacaktır. Aşama 2'nin 2033'te tamamlanması planlanıyor.

Aşama 3: Reaktörün yapısı. Çift duvarlı, basınçsız havuz tipi kap, tüm birincil sistemleri barındıracaktır.

 Kritik alt reaktör, Spallasyon kaynağı tarafından üretilen ve daha sonra Linaktan protonlarla beslenen nötronlar tarafından beslenecektir. Bu hızlı reaktör kurşun bizmut ötektik (LBE) ile soğutulur ve maksimum termal gücü 100 MW'a sahiptir.

 Reaktörün 2036 yılında devreye alınması planlanmaktadır.

Şimdi bu projeye göre bir Türkiye yol haritası hazırlanması bizim için enaz  GİF IV’e yaptığımız   MSTR ( Ergimiş Tuz Toryum Reaktörü ) yol haritamız kadar önemlidir.

Ve böyle bir yol haritası hazırlamak çokta zor değildir.

Benzer  aşamaları eş zamanlı olarak bizimde ülkemizde gerçekleştirmemiz gerekir.Bunun için 2007 yılında alınan BTYK  Kararındaki  siyasi  kararlılığı yeniden göstermemiz ve o tarihte tahsis edilen kaynakları kullanmamız yeterlidir.

Bu proje ülkemize önemli kazanımlar sağlayacak bir projedir.Şöyleki MYRRHA  ; 2017 yılında Pricewaterhouse Coopers'tan projenin yerel, ulusal ve uluslararası düzeyde sosyo-ekonomik etki çalışması yapmasını istedi.

PwC, MYRRHA'nın katma değer yaratma açısından sosyo-ekonomik etkisinin 2065 yılına kadar ömrü boyunca toplam 6,4 milyar € olarak tahmin edildiği sonucuna vardı.Bu  hesap edilen 1,6 milyar €’luk toplam yatırıma karşılık ilk olan bir yatırım için iyi bir yatırım beklentisi olarak değerlendirilmektedir.

Diğer taraftan MYRRHA gibi bir proje ayrıca tıpta kanser teşhis ve tedavisinde kullanılan radyoizotopların geliştirilmesi ve üretilmesinde ,PET taramaları yolu ile tümörleri daha iyi lokalize etmede ve gelişmiş tanı ve radyasyon terapisinde etkin bir konum sağlayarak ,hastalar üzerindeki yan etkileri kontrol etme imkanı yaratarak yeni nesil radyoizotopların üretilmesinede etkili olarak önemli kazanımlar oluşmasına imkan verecektir.

Bu projenin ana  elemanları  hakkında da bilgi verilecek olursa ;

MYRRHA Reaktörü:

MYRRHA reaktörü birçok açıdan benzersizdir. Havuz tipi reaktör 7.800 ton kurşun bizmut ötektik (LBE) ile soğutulur. Tüm birincil sistemler 16 m yüksekliğinde ve 10 m genişliğinde çift cidarlı kaplar içindedir.

LBE, MYRRHA reaktörünün soğutucu ve spallasyon kaynağı olarak dikkatle seçilmiştir:

• Geniş çalışma sıcaklığı aralığı: LBE, tek tek bileşenleri (kurşun 327 º C, bizmut 271 º C) ile karşılaştırıldığında nispeten düşük bir erime noktasına (125 º C) sahiptir ve sadece 1670 ºC'nin üzerinde kaynar . 
• Mükemmel ısı iletkenliği: LBE, reaktörün birincil sisteminin normal basınç altında çalışmasını sağlar.
• Radyasyon kalkanı: LBE, gama radyasyonunu engelleyen mükemmel bir radyasyon kalkanıdır.
• Nötronlara neredeyse şeffaf: LBE, reaktörün içinde, linakın proton ışınının fisyon reaksiyonunu sürdürmek için gereken nötronlara dönüştürüldüğü spallasyon kaynağı olarak ideal bir ortamdır.

  .

Yakıt karışımı: LBE, uranyum 235 ve 238'in yanı sıra karışık oksit (MOX) yakıtlar dahil olmak üzere( Th 235) çok çeşitli yakıtların kullanılmasına izin verir. Özellikle simülasyonlar, linak güdümlü, LBE soğutmalı reaktörlerin,% 30'a kadar neptunyum, americium ve curium gibi uzun ömürlü minör aktinitleri içerebileceğini göstermektedir.

LBE bazlı reaktörler çok daha az nükleer yakıt kullanır ve çok daha az nükleer atık üretir.

Varsayılan olarak, MYRRHA reaktörü alt kritik bir tasarıma sahiptir: zincir reaksiyonunu sürdürmek için yeterli fissil malzeme içermez. Güvenlik nedeniyle, reaktör tasarımı pasif soğutmayı içerir: elektrik arızası durumunda veya linak kapatıldığında ve reaktör hemen durduğunda, reaktörün soğutulması LBE'nin doğal dolaşımı ile garanti edilir.

Planlanan MYRRHA   ADS Reaktörün   65-100 MWth maksimum çıkış olacaktır.

Şekil olarak gösterilecek olursa  hızlandırıcı sürümlü sistem ;

Acceleratör,Reactör ve Target yani hedeften ibaret olan bir konjugerasyondur.

MYRRHA Hızlandırıcı:

400 m uzunluğunda doğrusal bir hızlandırıcı (Linac) , reaktöre 600 MeV enerjide protonlar sağlayacaktır . Doğrusal hızlandırıcı teknolojisi, siklotronlarla karşılaştırıldığında gelişmiş ışın stabilitesi nedeniyle seçilmiştir.

MYRRHA için temel bir performans hedefi olarak güvenilirlik, Linak tasarımına yansır. İkiz yedekli 17 MeV enjektörleri paralel yedeklilik sağlar. Süper iletken radyo frekansı modüllerine dayalı olarak 600 MeV'ye kadar hızlandırıcının kalan kısmı, yüksek ışın akımları ile optimize edilmiş performans açısından yaygın bir seçimdir .  

Linakın sonunda , 4 mA proton ışını reaktöre enjekte edilir ve spallasyon yoluyla hızlı nötron akışı oluşur. Eşzamanlı olarak, protonlar çok amaçlı Proton Hedef Tesisine ve Fusion Hedef İstasyonuna da beslenir.

Şu anda, enjektör Louvain-la-Neuve'deki UCLouvain'deki Cyclotron Kaynak Merkezi'nde (CRC) monte ediliyor ve test ediliyor.

MYRRHA Proton Hedef Tesisi:

Proton Hedef Kuruluşu (PTF-Protan Target Fabric); 100 MeV'lik bir proton kiriş, 0.5 mA'ya kadar kullanır. Radyoizotopların üretimini ve çeşitli alanlarda araştırma yapılmasını sağlayacaktır.

PTF'nin kalbi, proton ışınının birincil hedef materyal ile nükleer reaksiyonları ile çok çeşitli radyoizotopların üretileceği İzotop Ayırma On-Line (ISOL) sistemidir. Buna uranyum, toryum veya tantal içeren seramik malzemeler dahildir.

 ISOL ile üretilen radyoizotoplar, lazerler, elektrostatik cihazlar (dört kutuplu ve elektrotlar) ve hassas olarak ayarlanmış manyetik dipolleri içeren hassas ve teknolojik olarak zorlu bir görevde hedeften çıkarılır. 

MYRRHA Hedef Füzyon İstasyonu:

Füzyon Hedef istasyonu (FTS-Füsyon Target Station); 4 mA ve 100 MeV'lik bir proton demeti sağlamak üzere tasarlanmış esnek bir nükleer füzyon yönelik araştırma alt yapısıdır. FTS, ince bir metal pencere vasıtasıyla vakumdan ayrılan bir akan su muhafazasından oluşur. Su tankındaki pozisyonu ayarlayarak, proton ışını enerjisi, füzyon malzemelerini araştırmak için gereken ışınlama koşullarına uyacak şekilde ince ayarlanabilir. Tasarım aynı zamanda hibrit bir proton-nötron ışınlama alanı oluşturabilen su soğutmalı bir spallasyon kaynağının eklenmesini sağlayacaktır. Bu su dolu muhafazada, FTS kullanıcıları ayrıca önceden tanımlanmış bir güvenlik zarfı içinde ışınlama deneyleri tasarlayabilir.

Operasyonel konuşlandırma üzerine FTS, biriken ışınlama hasarını araştırmak ve / veya mekanik yük ve ışınlama ışınına eş zamanlı olarak maruz kalan malzemelerin yerinde testini yapmak için uygulanacaktır. Işınlanmış numuneler, SCK CEN'deki veya başka yerlerdeki sıcak hücre tesislerine aktarılacak ve en son teknoloji ekipmanlarla kapsamlı bir şekilde incelenebilecektir. Bu nedenle FTS sömürü odağı, perspektif / yenilikçi materyallerin taranması ve ışınlama-sünme yumuşatma etkilerinin ve teşhis ekipmanı validasyonunun değerlendirilmesi olacaktır.

Aşağıdaki unsurlar FTS tesisini içerecektir:

• Bir ışınlama modülü
• Bir enstrümantasyon modülü
• Taşıma ve numune yükleme için bir sıcak hücre
• Nükleer Malzeme Bilimi Enstitüsü'nün sıcak hücrelerinde özel bir test laboratuvarı

Tesis hem ulusal hem de uluslararası düzeyde araştırma projelerini memnuniyetle karşılayacak ve Avrupa füzyon araştırma faaliyetleri (EFDA / EUROfusion konsorsiyumu) ​​ile sıkı bir şekilde bağlantılı olacaktır.

Sonuç:

MYRRHA'nın hızlandırıcı tahrikli benzersiz özellikleri, kritik olmayan ve kurşun-bizmut ötektik soğutmalı reaktör, bu küçük aktinitleri doğal radyo toksisite seviyelerine geri dönmeleri için sadece birkaç yüz yıl boyunca atılması gereken farklı elementlere dönüştürmek için çığır açan bir araştırmaya olanak sağlayacaktır. Bu dönüşüm teknolojisinin, nükleer atık yönetiminin önündeki en büyük engel ve karbon emisyonlarını azaltacak, gelişmiş ve yoksun toplumlara ekonomik enerji sağlayacak, yenilikçi ve ekonomik büyümelerini sağlayacak ortaklıklar yaratacaktır.

Biz

Bizim  ülkemizdede kurulması planlanmış 3 adet  konvansiyonel nükleer santralin uzun ömürlü nükleer atıklarını kısa ömürlü nükleer atıklara dönüştürmek  ve sorun olmasını elemine etmek ve ayrıca bu atıklardanda  yeniden enerji üretiminde yararlanabilmek için  ülkemizin hemen hemen  sıfır düzeydeki uranyum yakıtına karşın  dünya ölçeğindeki toryum elementi rezervlerini nükleer yakıta ve enerjiye dönüştürebilmek için  hızhandırıcı sistemlere dayalı nükleer teknolojiyi geliştirmesi elindeki önemli bir potansiyeldir.

Diğer taraftan hızlandırıcı sistemler ileri ve uç ileri teknolojilerin üretilebilmesi ve kullanılabilmesinde anahtar konuma sahip teknolojilerdir.

AB ülkesi olmadığı halde  CEZAYİR’in bile 5 Mart 2020'de COMENA(Cezayir Yüksek Enerji Komisyonu) Yüksek Komiseri Sayın Abdelhamid MELLAH ve  Belçika SCK- CEN Genel Müdürü Eric van Walle bir  ICERR  ortaklık anlaşması imzaladılar.

IAEA'nın Araştırma Reaktörlerine (ICERR'ler) dayalı Uluslararası Merkezi programı, IAEA Üye Devletlerinin kapasite oluşturma ve Ar-Ge hedeflerine ulaşmak için araştırma reaktörlerine (RR) dayalı ilgili nükleer altyapıya zamanında erişmelerine yardımcı olmayı amaçlamaktadır. ICERR'ler, RR'lerini, yardımcı tesislerini ve kaynaklarını IAEA Üye Devletleri tarafından sağlanan ikili düzenlemeler yoluyla IAEA Üye Devletlerinin kurum ve kuruluşlarına ulaştıran kuruluşlardır.

Türkiyede  TAEK  uluslararası nükleer işbirliği kuruluşları ile bu alanda  geçmişte yararlı işbirlikleri  yapabilmiş değildir.Bunlardan bir tanesi  IAEA( İnternatıonal Atomic Energy Agency) altında görev yapan “Yenilikçi Nükleer Reaktörler ve Yakıt Çevrimleri Uluslararası Projesi (INPRO) “ olup , Türkiye bu kuruluştaki 41 üye ülke  arasında yer almaktadır. Bu kuruluşa bu nedenle yıllık  aidatta ödemektedir.

Ancak buradan  bugüne kadar anlamlı bir şekilde yararlandığı da söylenemez.Ortaya koyduğu hiçbir ciddi projesi yoktur.

Doğrusu  bu gereksiz üyeliği boş verip, buradan ayrılarak hedefine daha uygun olan MYRRHA ‘ya müracaat ederek  üye olması ve Hızlandırıcı Sürümlü Sistemlere Dayalı olarak kendisine yeni bir yol haritası belirlemesi  gerektiği açıktır.

Diğer taraftan AKKUYU’da ülkemiz adına bir konvansiyonel nükleer santral  montaj ve inşaatını  halen devam ettiren RUS’larla  ROSATOM  kontrolünde çalışmaları  2015 yılından itibaren  devam eden RUS  Hızlandırıcı Sürümlü Nükleer Reaktör Sisteminde ( 2015 iThEC, iThEC-ADS Project at INR in Troitsk (CH/RU)

 birlikte çalışma ve işbirliği  yolları aranabilir.