Nükleer Enerji ve Geleceği

Yılmaz BATIBAY, Nükleer Proje Mühendisi

Uluslararası Enerji Ajansı (International Energy Agency, IEA) ya göre, dünyanın enerji ihtiyacının 2030 yılına kadar %30 artacağı ve 50 yıl sonra enerji hammaddelerinin %75’inin tükenmiş olacağı varsayılmaktadır. Mevcut şartlar altında ve şiddetli bir şekilde artan taleb karşısında Enerjiyi, kesintisiz, güvenilir, temiz, ucuz yollardan bulmak ve bu kaynakları çeşitlendirmek her ülkenin temel görevleri arasındadır.

Kişi başına enerji tüketiminin dünya ortalamasının altında olan Türkiye, hem daha fazla enerji gelişimini hızlandırmak, hem de enerji yoğunluğu (birim gayri safi milli hasıla başına tüketilen enerji miktarı) değerini yakalamak için enerjiyi daha verimli bir şekilde kullanmak mecburiyetindedir.

Enerji kaynakları genelde 2 grup altında toplanırlar.
a) Yenilenebilir Enerji: Sürekli ve tekrar kullanılabilir enerjidir. Örneğin nükleer, güneş, rüzgar, jeotermal enerji, bitkilerden üretilen biokütle, sudan elde edilen hidrogüç gibi.
b) Tükenebilir Enerji: Petrol, doğalgaz, kömür ve fosil yakıtlar gibi.

Dünya’daki Enerji Kaynakları
Yaklaşık 6.5 milyarlık dünya nüfusunun 4.5 milyarının dünya ortalamasından daha düşük enerji tükettiği, bunlardan 2.5 milyarının odun, bitki, hayvan artıklarına bağlı olduğu, 1.6 milyarlık nüfusun elektrikle tanışmadığı gerçeğinin yanında, gelişmiş ülkelerdeki kişi başına elektrik tüketiminin, gelişmekte olan ülkelere göre 7 kat daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. 1950’den beri dünya nüfusu iki katına çıkarken, enerji talebi 6 kat fazla olmuştur. Artan bu enerji ihtiyaçlarının karşılanması için  ise, dünyada yaklaşık 16 trilyon dolar yatırıma ihtiyaç duyulacaktır.

Petrol ve doğalgaz’ın dünyadaki dağılımına bakıldığında, petrol rezervlerinin büyük oranda Ortadoğu’da, doğalgaz’ın ise Rusya Federasyon’unda bulunduğunu görmekteyiz. Dünya ham petrol rezervi 140 milyar ton olup, ham petrol üretimi ise 3.5 milyon ton olarak gözükmektedir. Buna karşılık dünya petrol tüketimi 3.3 milyon tondur. Bu da gösteriyor ki dünyada ham petrol arz sorunu görülmemekle birlikte, petrolün savaş nedeni olması arz talep dengesinden çok, coğrafi dağılımından kaynaklanmaktadır.

Dünyadaki doğalgaz rezervi 146 trilyon m³, üretimi ise 2.3 trilyon m³ olarak bilinmektedir. Görüldüğü gibi fosil kaynaklar gelecek yıllarda da dünya birincil enerji üretiminin en başlarında yer alacaklardır. 2020 yılında petrolün payı %40, doğalgazın ise %30 olarak hesaplanıp enerji talebinin %90’nının fosil kaynaklardan karşılanacağı öngörülmektedir. İran Körfezi 2020’de petrol açısından önemli merkez olurken Avrupa’da Rus gazı ağırlığını koyacak bu da gaz fiyatlarının çok daha yukarılarda seyretmesine sebep olacaktır. Bu koşullarda talebin karşılanması için; nükleer, rüzgar, dalga, güneş, biokütle ve jeotermal gibi yenilenebilir alternatif enerji kaynakları yer alacaklardır. Geleceğin yakıtı olarak düşünülen hidrojenin de birincil enerji kaynağı olmadığı, hidrojenin bir başka enerji kaynağı kullanılarak elde edildiği unutulmamalıdır. Bu durumda talebi karşılamak için, nükleer enerji en belirgin güç olarak gözükmektedir. Dünya elektrik tüketiminin %17’si bugün için nükleer enerjiden karşılanmaktadır. Birçok uzman görüşü, nükleer gücün dünya genelinde elektrik enerjisi gereksiniminin karşılanmasında artan bir öneme sahip olduğunu belirtmektedir. Dünyamızı tehdit eden iklim değişikliği sorununa yol açan karbondioksit emisyonlarının Kyoto Protokolü’nün öngördüğü şekilde azaltılması ancak nükleer enerji kullanımının artmasıyla mümkün olacaktır.

Nükleer Enerji
Nükleer enerji gittikçe artan elektrik talebi karşısında sürdürülebilir, temiz, güvenli gelişen teknolojilerle olan uyumu içinde geleceğe dönük en çevreci ve en gerçekçi enerjidir. Kömür, doğalgaz ve hidrolik potansiyeline dayanılarak yapılan talep tahminlerinde ortaya çıkan büyük açığın nükleer enerjiden yararlanarak kapatılması vurgulanmaktadır. Nükleer enerjinin daha iyi anlaşılabilmesi için, bu enerjiyi teşkil eden unsurlar ve tarifler aşağıda gösterilmiştir.

– Atom
Bir elementin kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük parçasına atom denir. Tabiattaki tüm varlıkların atomlardan oluştuğu varsayılırsa, yetişkin bir insanın bünyesinde 4×1027 adet atom olduğu bilinmektedir.Bir elementin en küçük parçası olan atomun, pozitif yüklü proton, elektriksel yüksüz olan  nötron ve negatif yüklü elektronları bulunmaktadır. Doğada atomlar genellikle elektronlarını paylaşarak, başka atomlarla beraber bulunurlar ve bu Atomların bir araya gelmeside Molekülleri oluşturur. İki veya daha fazla sayıdaki maddenin bir araya gelerek  moleküllerinin aralarındaki atomlarını yeniden düzenlenmesi olayına kimyasal tepkime denir. Atomların çekirdeklerinde bir etki sonucunda çekirdek tepkimeleri oluşup ve bu tepkime sonunda proton sayısı değişiyorsa, bu taktide farklı bir elemente ait bir atom oluşmuş olur.

– Fizyon
Bir çekirdek tepkimesi olup, bu tepkimeler sonunda ortaya çıkan enerjiler kimyasal tepkimelere göre milyon kat mertebesinde daha fazladır. Fizyon sonunda ortaya çıkan nötronların diğer fizyon yapan atomların çekirdekleri tarafından yutularak onlarıda aynı reaksiyona sokması ve bunun ardışık olarak tekrarlanması olayınada zincirleme reaksiyonu diyoruz. Kontrolsuz bir zincirleme reaksiyonu, çok kısa sürede büyük bir enerjinin ortaya çıkmasına neden olur ki atom bombasının patlamasıda bu şekilde gelişir. Oysaki Nükleer santrallerde zincirleme reaksiyonu kontrollü bir şekilde yapıldığından, nükleer yakıtın bomba haline dönüşmesi imkansızdır.

– İztop
Proton sayıları aynı fakat nötron sayları farklı olan atom çekirdeklerine İzotop denir. Bir elementin bütün izotopları aynı kimyasal özelliklerine sahip olduğu halde ancak fiziksel özellikleri farklıdır. Bir elementin atomu da çekirdeğindeki proton sayısıyla tanımlanır. (hidrojen 1, bor 5, toryum 90, uranyum 92 )

– İyonizasyon
Herhangi bir nedenle atomdan bir elektron koparılması veya atoma bir elektron bağlanması atomun yük dengesini bozacaktır. Bu olaya İyonizasyon oluşan atomada iyon denirken, (+) yüklü olanlara katyon, (-) yüklü olanlara da anyon adı verilir.

– Radyoaktivite
Çekirdek tepkimesi sırasında ortaya çıkan bir enerji türü olup, doğadaki mevcut elementlerin atomlarının bir kısmının kararlı bir kısmının da kararsız çekirdeklere sahip olduğu varsayılırsa, kararlı çekirdeklerdeki nötronlar ve protonlar birbirine çok sıkı bir şekilde bağlandıklarından hiç bir parçacık çekirdek dışına çıkamaz ve çekirdek dengede kalır. Eğer çekirdek dengede değilse yani kararsız ise fazla bir enerjiye sahip olacak ve parcacıklar bir arada duramayacak ve bir müddet sonra fazla enerji boşalacaktır. Çekirdek içindeki nötron sayısına N proton sayısına Z dersek N/Z oranı hafif izotoplarda 1 iken ağır çekirdeklerde bu oran artmaktadır ve kararsızlığın ifadesi olarak gözükmektedir. Bu ağır çekirdeklere radyoaktif çekirdek veya radyoizotop adı verilirken, bunlar enerjilerinden kurtulmaya ve kararlı duruma geçmeye çalışırlarki bu olayada radyoaktivite veya radyoaktif parçalanma denir.

– Radyasyon
Bir kaynaktan çevreye enerji taşınımıdır.Parçacık salınımı ve dalgalar ile iletilip ve bu iki şekilde de sınıflandırılır. Parcacık radyasyonu; belli bir kütle ve enerjiye sahip olup. Çok hızlı hareket eden minik parçacıkları ifade eder. Dalga tipi radyasyon; Belli bir enerjiye sahip fakat kütlesiz radyasyondur ve tıpkı titreşim yaparak ilerleyen elektrik ve manyetik enerji dalgaları gibidir.

Gözle görülebilir ışık mor renkli ışıktır ve radyasyonun enerjisi arttıkça ışık rengi görünmez ve morötesi olarak adlandırılır. Morötesi ışık görünmez ve hissedilmez ortamda mevcut olup, eğer şiddeti yeterliyse güneş yanığına benzer yanıklarla kendini belli eder. Parçacık ve dalga tipi radyasyonlarda kendi aralarında gene iyonlaştırıcı ve iyonlaştırıcı olmayan radyasyon olarak iki gruba ayrılır. İyonlaştırıcı radyasyon; çarptığı maddede yüklü parçacıklar oluşturan radyasyon demektir. Başlıca beş iyonlaştırıcı radyasyon çeşidi bulunmaktadır. Alfa parçacıkları, Beta parçacıkları, X ışınlarları, Gama ışınları ve Nötronlardır.

– Alfa Parçacıkları
İki proton ve iki nötrondan oluşmuş bir helyum çekirdeği olup, genellikle doğal radyoaktif atomlarda bulunur. Sahip  oldukları büyük elektrik yükü alfa parçacıklarının herhangi bir madde içinden geçerken, yolları üzerinde yoğun bir iyonlaşma meydana getirmelerine ve bu yüzdende enerjilerini çabucak kaybetmeleri nedeniyle tehlikeli değillerdir. Solunum yolları ve açık yaralarda tehlikeli olabilirler. İnce bir kağıt tabakası ile durdurulabilinir.

– Beta Parçacıkları
Beta parçacıklarıda Alfa parçacıkları gibi belli bir yük ve kütleye sahip olduklarından madde üzerinden geçerken yolları üzerinde iyonlaşmaya sebeb olurlar. Ancak bu iyonlaşma alfa parçacıklarının oluşturduğu iyonlaşmadan daha az olup, alfa parcacıklarına göre daha hafif ve yüz kere daha giricidir. Bunlardan korunmak içinse ince bir alüminyum levhası yeterli olacaktır.

– X Işınları
Röntgen ışınları olarakta bilinenen X ışınları, mor ötesi ışınları gibi dalga seklindedir. Bir atoma dışardan gönderilen yüksek enerjili elektronlar o atomun ilk halkalarından elektronlar koparırlar ve kopan bu elektronların yerine elektronlar atlayarak kopan elektronların yerindeki boşluğu doldururlar ve işte bu sırada ortaya çıkan enerji X ışını şeklinde salınır.

– Gama Işınları
Gama ışınlarının kaynağı atomun çekirdeğidir.ışınlar atom çekirdeğinin enerji seviyelerindeki farklılıklardan meydana gelir. Çekirdek bir alfa veya bir beta parçacığı çıkardıktan sonra kararsız duruma geçer ve fazla kalan çekirdek enerjisi gama ışını olarak adlandırılan bir elektromanyetik radyasyon halinde yayılır. Bir kaç santimetre kalınlığındaki tuğlalarla durdurulabilir.

– Nötronlar
Yüksüz parçacıklar olup, herhangi bir iyonlaşmaya sebeb olmazlar.Ancak atomlarla etkileşmeleri, iyonlaşmaya neden olan alfa, beta, gama, X ışınlarının ortaya çıkmasına neden olabilir. Nötronlar sadece kalın beton, su veya parafin kütleleriyle durdurulabilir.

Radyasyon Kaynakları
– Doğal Radyasyon Kaynakları
Doğal radyasyonun bir kısmını Uzaydan gelen Kozmik ışınlar oluşturur. Kozmik ışınların büyük bir kısmıda Atmosferden geçerken tutulurlar ve sadece küçük bir kısmı yer küreye ulaşabilir.

Dolayısıyla bir pilot deniz seviyesinde çalışan birine göre 20 kat daha fazla radyasyona maruz kalır. Doğal radyasyon düzeyini artıran en önemli sebeblerden biri radon gazı dır. Bozulma sırasında oluşan diğer radyoaktif maddeler toprak içerisinde kalırken, radon toprak yüzeyine yükselir. Dolayısıyla radon gazının üzerindeki evlerde iyi bir havalandırma sistemi olması gerekmektedir. Aksi taktirde ev içine giren radon dışarıdakinden 100 kat daha fazla olacağından solunum yoluyla tüm dokuları radyasyona maruz bırakabilir. Bazı doğal radyasyonlardan maruz kaldığımız radyasyon miktarları aşağıda gösterilmiştir.
• Kozmik ışınlar nedeniyle maruz kalınan radyasyon dozu: 0.39 mSv/yıl
• Topraktan maruz kaldığımız radyasyon dozu: 0.46 mSv/yıl
• Yiyecek, içecek ve teneffüs ettiğimiz havadan maruz kaldığımız radyasyon dozu: 0.25 mSv/yıl
• Vücudumuzdaki radyoaktif elementlerden (Potasyum-40) maruz kaldığımız: 0.23 mSv/yıl

– Yapay Radyasyon Kaynakları
Yapay radyasyon kaynaklarıda tıpkı doğal radyasyon kaynakları gibi belli miktarda radyasyonana maruz kalmamıza sebeb olurlar. Ancak yapay radyasyon kaynakları kontrol edilebilindiklerinden dolayı doğal radyasyon kaynaklarına göre daha az zararlıdır.

Tıbbi, zirai ve endüstriyel amaçla kullanılan X ışınları ve yapay radyoaktif  maddeler yapay radyasyon kaynaklarının en önemli öğeleridir. Doğal ve yapay radyasyon kaynaklarından maruz kalınan radyasyon dozunun dünya ortalaması 2.7mSv/yıl olup, radyasyon kaynaklarına göre dağılımı aşağıdaki gibidir.
Radon : 1.30 mSv                         Serpinti : 0.007 mSv
Gama : 0.46 mSv                          Mesleki : 0.002 mSv
Kozmik : 0.39 mSv                       Atıklar : 0.001 mSv
Tıbbi : 0.30 mSv                           Tüketici ür. : 0.0005 mSv
İç : 0.23 mSv

Dünyada Nükleer Enerji
Dünyada bugün itibariyle 439 adet nükleer reaktör işletme halinde bulunmakta olup, buda küresel enerjinin %16’sını karşılamaktadır. Avrupa birliğinde bu oran %30 olurken Fransa tek başına sahip olduğu enerjinin %76.4’ünü nükleer enerjiden karşılamaktadır.

Dünyadaki nükleer reaktörler, farklı ülkeler tarafından farklı türlerle geliştirilerek, genellikle soğutucu olarak kullanılan maddeye göre sınıflandırılmaktadır. Nükleer reaktörlerin %85’i “Hafif Su Reaktörleri”olup, soğutucu olarak normal su kullanırlar ve kendi aralarındada iki bölüme ayrılırlar.
a) Basınçlı Su Reaktörleri (PWR)
b) Kaynar Su Reaktörleri (BWR)
geriye kalan %15 dilimi ise Gaz soğutmalı (GCR) ve Ağır Su (PHWR) bunlara ilavetende sayıları çok az olan Ağır Metal (Sodyum) kullanan reaktörler bulunmaktadır.

Günümüzdeki ticari nükleer reaktörlerin hemen hepsi Uranyum yakıt kullanmaktadır. Nükleer yakıt sigara izmariti büyüklüğünde yakıt paleti olarak imal edilip, borular içine doldurularak yakıt çubukları haline getirilmektedir. Madenden çıkartılan uranyum ise, iki farklı izotop halinde bulunmaktadır. Nükleer teknolojide enerji üretme amacıyla Uranyum-235 kullanılırken, Doğadaki uranyumun %0.7’sini teşkil eder. %99.3 lük kısmınıda yakıt olarak kullanılmayan Uranyum-238 dir.

Türkiye’deki Nükleer Enerji Konumu
– 1956 yılında “Atom Enerjisi Komisyonu”kurulmuştur.
– 1957 yılında Atom enerji ajansı (UAEA) üyesi olmuştur.
– 1962 yılında Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi’nce 1 MW gücünde TR-1 adında havuz tipi deney reaktörü yapılmıştır.
– 1976 yılında Akkuyu santralı için yer lisansı alınmıştır.
– 1996 yılında uluslararası ihale teklifleri alındı
– 2000 yılında bakanlar kurulu kararıyla nükleer santraller iptal edilmiştir.

Bu uzun süreçten sonra günümüzde  tekrar nükleer santraller gündeme gelmiş olup, dileğimiz odurki bir daha iptal işlemi olmadan 40 sene önce çıkılan bu yolda mesafe alınsın.

İşletmede olan 439 santrale ilaveten yapımı sürdürülen 40 ve planlamaya alınan 100 den fazla Nükleer Santrallerin yanında; ülkemizde yapılması arzu edilen Nükleer santraller için söylenen karşıt görüşlere değinmek istiyorum.

Türkiyede Nükleer Enerji İstemiyoruz!
Uluslar Arası Enerji Ajansı (IEA) tarafından dünyadaki bütün nükleer santraller içinde en ilkelleri olup mutlaka kapatılması raporla tesbit edilen ve eski Sovyetlerin hatırası olarak inşa edilen Ermenistan sınırına sadece 15 km mesafedeki ”Matsamer” ile Bulgaristan sınırının yanı başındaki “Kazladuy” sizce Türkiye’de değil mi…

Nükleer Santraller Turizmi Baltalar!
Dünyanın en çok turist aldığı ve benimde bizzat içinde çalıştığım, Indian Point ve Allen Creek Nükleer Santrallerinin New York’ta bulunması ve bunun yanında ABD 104, Fransa 59, Japonya 56, Rusya 31, Güney Kore 20, Kanada 18, Almanya 17, Nükleer enerjiye sahipken gelen turist sayısında bir azalmamı olmuştur.

Nükleer Santraller Güvenli Değil, Sabotajlara Açıktır!
Bunun en güzel örneğini 11 Eylül 2001 deki New York’taki ikiz kulelere yapılan saldırılarda görebiliriz. Havaalanından kalkan teröristlerin ikiz kulelere varmadan yollarının üzerinde Indian Point nükleer santral vardı eğer orayı vurabilselerdi felaket 1000 kere daha fazla olurdu. Ama uçaklar santrali vuramadı ve vuramazdı da. Reaktörün üstündeki “Kubbe”yi delecek bir silah ve herhangi bir kuvvet mevcut değil. Buda gösteriyor ki usulüne göre yapılan Nükleer Santraller çok büyük ölçüde güvenlidir. Teknoloji, bilgi, sistem ve Disiplin nükleer kazaları minimize etmektedir. Çernobil’deki kazanın büyüklüğü.

Three-Mile Island’dan daha küçük boyutlu olmasına rağmen ölen insan sayısının yanında enkaz temizlenmesi için 20 milyar dolar harcanmıştır. Oysaki Three-Mile Island nükleer santralinde hiç kimse ölmemiş ve birkaç milyon dolarla enkaz temizlenmiştir.

Teksas’taki Comanche Peak Nükleer Santralinde çalıştığım yıllarda santral çıkışındaki büyük yazılı levhayı hiç unutamam. ”Dikkat! Emniyetli olmayan alana çıkıyorsunuz. ”Gerçekten çıktığımız o yollarda; sabırsız ve acemi şöförlerin yüzünden her gün birkaç bin kişi hayatını kaybetmekte…

Çevre Felaketidir!
Tam bir çevre dostu olan Nükleer Santraller havaya sadece su buharı bırakmaktadır. Küresel ısınmanın getirebileceği felaketlerin konuşulduğu şu günlerde atmosfere salınan gazlara ”Kyoto Protokolü” gereği büyük sınırlama ve cezaların verileceğinin yanında; zaten bu yüzyılın içinde Petrol ve doğalgazların tükeneceği gerçeğiyle görünen en büyük alternatifin Nükleer santraller olduğu aşikar değil mi…

Nükleer Yakıttaki Uranyuma bağımlı kalacağız. Türkiye 9 bin ton Uranyum ve 380 bin ton büyük Toryum rezervine sahiptir. Özellikle Toryum yataklarının zenginliği ve gelecekte Toryumunda nükleer yakıt olarak kullanılcağı gerçeğiyle bu bağlamda Türkiyenin geleceğinin çok iyi olacağı düşünülmektedir. Türkiyedeki enerjinin %70’inin dışa bağımlı olmasından dolayı artık nükleer santrallerin bir tercih değil, bir zorunluk olduğu anlaşılmalıdır. Özet olarak Nükleer Santraller;

• Temiz Enerji kaynağıdır
• Maliyetleri Hidroelektrik santrallerden daha düşüktür.
• Kilowatt/saat enerji üretimi çok daha ucuzdur.
• İklim şartlarına bağlı olmaksızın enerji üretilebiliniyor.
• Nükleer Tıp ve İşlemci Teknolojisinin gelişmesini sağlıyor
• Nükleer Santraller çok az yer işgal ediyor.

Bilgi, beceri, deneyim ve nükleer olgunluğa sahip bir toplumun bu günkü şartlar altında vazgeçilmez enerji kaynağının Nükleer Enerji Santralleri olduğu bir gerçektir.

O halde yapılacak şey oyunu kurallarına göre oynayıp, Nükleer olgunluk toplumu yaratıp geleceğimizi karartmamaktır…

Sonuç
Türkiye mutlaka üzerinde oturduğu zengin toryum ve bor  yataklarını göz önüne alarak, bu iki elementin kullanma zemini olan nükleer ve hidrojen enerjilerini mutlaka devreye sokmayı desteklemelidir. Bir yandan fosil yakıtlara olan bağımlılıktan kurtulurken, enerjideki çok parlak geleceğinin, bor ve toryum dan geçtiğinin bilincinde olmalıdır.