Günümüzde nükleer enerjiler hem gündelik hayatımızın ihtiyaçları bakımından hem de çeşitli sivil toplum örgütlerinin yaptıkları eylemler ile gündemimizden düşmüyor. Peki nükleer enerjiler hakkında bildiklerimiz ne kadar doğru? Size nükleer santrallerin çalışma prensipleri ve zararları hakkında bilgi vermeye çalışacağız.
Nükleer Enerji Nedir?
Nükleer enerji sistemleri, dünya üzerinde bulunan bütün elektrik ihtiyacının %17’sini karşılıyor. Fransa gibi gelişmiş ülkelerin bir çoğu, enerji ihtiyaçlarının %50’sinden fazlasını nükleer enerji santrallerinden karşılamaktadır. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansının kamuoyuna duyurduğu verilere göre, Fransa elektrik ihtiyacının %75’ini nükleer santralin sağladığı enerjiden sağlamaktadır. Amerika ise bu konuda biraz daha geriden takip etmekte, enerjisinin sadece %15’ini nükleer santralden sağlıyor. Fakat son seçimlerde Amerikan başkanı olmayı başaran Trump’ın da söylediği gibi “Amerikan alt yapı sistemi çok eski ve yenilenmeye ihtiyacı var”. Yine de dünya üzerinde 400’den fazla nükleer tesis var olmasına karşın, bunların 100’den fazlası Amerika’dadır.
İlk bakışta, bir nükleer enerji santrali, geleneksel bir kömür yakıtlı elektrik santraline çok benzer. Her iki sistem de yakıtta depolanan enerjiyi ısıya dönüştürür. Bu işlem sırasında su ısıtılır ve buharlaştırılır. Buhar bir türbini döndürür. Bir jeneratör bu dönme hareketini elektriğe dönüştürür.
Kömürle çalışan bir elektrik santrali ile bir nükleer santral arasındaki temel fark, kullanılan yakıtın türü ve kullanımında yatmaktadır. Kömürle çalışan bir elektrik santralinde kömür bir kazanda yakılırken, bir nükleer santralde uranyumda depolanan enerji, nükleer fisyon ve kontrollü bir zincirleme reaksiyon yoluyla elde edilir. Bu, doğrudan atom çekirdeğinden muazzam enerjilerin elde edilmesini sağlar. Bir kilogram doğal uranyumdan, bir kilogram linyitten yaklaşık 100.000 kat daha fazla elektrik elde edilebilir, yani yaklaşık 100.000 kilovat saat. Bu, İstanbul’daki ortalama 30 adet hanenin yıllık elektrik ihtiyacının tamamını kapsamaktadır.
Nükleer Yakıt
Zenginleştirilmiş uranyum şu anda faaliyette olan nükleer santrallerin çoğunda nükleer yakıt olarak kullanılmaktadır. Birçok Avrupa ülkesi dahil olmak üzere dünya genelinde MOX yakıt elemanlarını kullanma lisansına sahip birçok enerji santrali bulunmaktadır. Karışık oksit (MOX), uranyum oksit ve plütonyum oksit karışımıdır. Plütonyum yakıt olarak daha yüksek bir enerji verimine sahiptir, bu nedenle uranyumdan daha verimlidir. Bununla birlikte, MOX’ta daha yüksek oranlarda plütonyum kullanılması, plütonyumun silah kapasitesinden ve ayrıca plütonyum ile çalıştırılan bir reaktörün daha yüksek güvenlik gereksinimlerinden kaynaklanmaktadır.
Nükleer Santral Nasıl Çalışır?
İlk olarak nükleer enerji santrallerinin vazgeçilmez yapı taşını bilmemiz gerekiyor. Bu da zenginleştirilmiş Uranyum atomudur. Her uranyum nükleer tesis için uygun değildir. Sonrasında Plütonyum’a ihtiyacınız vardır. Böylece yaşanacak olan fisyon tepkimesinin sonucunda, ortaya çok yüksek oranda enerji dalgası yayılmaktadır. Yayılan fisyon tepkimesinin ardından nötronlar etrafa yayılır ve bu nötronlar diğer uranyum çekirdekleri ile temasta bulunarak fisyon’u elementin bütün atom çekirdeğinde tamamlanana kadar sürdürmektedir. Ortaya çıkan enerji eğer kontrol edilemezse patlamaya dönüşür. Bunun ile ilgili Çernobil felaketini hatırlayabilirsiniz. Felaketin boyutu sadece şehir ve bölge için değil, yayılan rüzgar sayesinde bütün bir dünyaya etkisinde bulunmuştu. Bunun önüne geçmek için fazlalık nötronları tutan ve tepkimesini engelleyen bölümler vardır. Böylece kontrollü bir şekilde enerji kullanımı sağlanır.
Nükleer Santraller Neden Tehlikelidir?
Büyük bir termik santralin genel kaza risklerine ek olarak, nükleer enerji kullanımından kaynaklanan özel riskler de vardır. Fisyon ürünlerinin radyoaktivitesi ise özellikle tehlikelidir. Kazalar, örneğin Çernobil felaketinde olduğu gibi, küçük dahili operasyonel aksaklıklardan uluslararası sonuçları olan bir felakete kadar yol açabilir.
İnşaatında ya da proje aşamasında, bölge seçimi, malzeme seçimi, yapının hava şartları için uygun olmayan bir bölge de inşa edilmesi gibi çok etkenli sonuçlardan, tehlikeler ortaya çıkabilir. Aslında nükleer santraller, elektrik üretiminde çok büyük avantajlıdır. Atmosferi kirletmez ve çok daha az radyoaktif atık bırakırlar. Taş kömürü gibi ilkel yöntemlere nazaran çok daha sağlıklıdır.
Radyoaktif Madde Sızıntısı
Normal çalışma sırasında, nükleer santralden çevreye az miktarda radyoaktif madde kaçar. Bu malzeme, radyoaktif soy gazları (örneğin kripton-85) ve çıkışı ölçülen ve katı gereksinimlere tabi olan kararsız hidrojen izotop trityumu içerir.
Kazalar veya güvenlik bariyerlerinin bozulması, çevreye ve gıda zincirine büyük miktarlarda radyoaktif maddenin girmesine neden olabilir. Birçok yapıcı önlem, reaktörün büyük bölümleri çalışmaz durumda olsa veya tahrip olmuş olsa bile bunu önlemeye hizmet eder (bkz. tasarım temelli kaza). Yanlış işlemin nasıl radyoaktivite salınımına yol açabileceğinin bir örneği 1987’de Biblis Nükleer Santralinde meydana gelmiştir. Normal çalışma sırasında kapalı olması gereken bir valfin kapanmadığı bu olayda operasyon ekibi, başarılı olamayan bir test valfini açarak “boşaltmaya” çalıştılar. Birincil devreden soğutma suyu test hattından çıktı. Nükleer santral ortamının radyoaktif kirlenmesi, toplama havzaları ve çevreleme gibi diğer engeller çalıştığı için geçerli sınır değerlerin altında kaldı. Nükleer santral dışındaki çevrenin küçük bir çevre bile olsa kirlenmesi, büyük felaketlere yol açabilmektedir.
Erime
Nükleer reaktördeki aşırı yüksek enerji yoğunluğu nedeniyle, birçok reaktör tipinde, acil soğutma başarısız olursa reaktör çekirdeğinin erimesi ve böylece kendini yok etmesi durumu meydana gelebilir. Bu durumun sürecin gidişatına ve reaktör tasarımına bağlı olarak, çevre üzerinde Çernobil’deki kaza ile neredeyse benzer yıkıcı etkileri olabilir. Bununla birlikte herhangi bir riskin bulunmadığı Three Mile Island nükleer santralindeki kazada olduğu gibi de olabilir. Three Mile Island’ın çekirdek erimesinden sonra batı nükleer santrallerinin güvenlik yönetmeliğinde temel değişiklikler yapıldı. Bu nedenle Three Mile Island olayından bugüne kadar batı reaktörlerinde çekirdek erimesi olan başka ciddi kazalar görülmüyor. Bununla birlikte, erime yine de belirli durumlarda meydana gelebilir ve mevcut bilgi durumuyla bir çekirdek erimesinin muazzam karmaşıklığı söz konusu olduğunda bir erimenin patlak vermesi asla göz ardı edilmemelidir.
Az önce söylediğimiz gibi uzman olmayan eller tarafından yapılacak bir çalışma felaket ile sonuçlanabilir. Uranyum çıkartılırken veya sonrasında zenginleştirme süresinde yer alacak rafine etme sürecinde büyük radyoaktif kirlenmeler yaşanabilmektedir. Düzgün soğutma yapılmayan bir nükleer tesis bir atom bombası kadar tehlikelidir. Fisyon kontrolü eğer sağlanamazsa, felaketin boyutu bütün bir kıtayı, dolayısı ile dünyayı etkileyen bir sonuca ulaşır.
Nükleer enerjinin savaşlarda nasıl kullanıldığını merak ediyorsanız, konuyla ilgili Nükleer Silahlar ve Atom Bombası Etkisi yazımızı okuyabilirsiniz.