Enerji

21 Nisan 2022

Yazdır

Nükleer enerjinin geleceğinde ne var?

Ukrayna krizi nedeniyle petrol ve doğalgaz fiyatlarının artması, enerji maliyetlerindeki yükseliş, pandeminin ekonomiye etkisi gibi etkenler nedeniyle hükümetler enerji güvenliğini sağlamak için nükleer enerjiyi de giderek daha fazla gündeme alıyor. Nükleer enerji tüm dünyada yeniden yükselişe geçti.

İngiltere mevcut reaktörlere 2030 yılına kadar 8 yeni nükleer reaktörün eklenmesi kararını aldı. Fransa ise hem nükleer üretimini artırıyor hem de Avrupa Birliği (AB) üyesi 10 ülkeyle beraber nükleer enerjinin yeşil yatırım olarak sınıflandırılması için uğraşıyor. Nükleer enerji ve kömürden vazgeçme kararı alan Almanya’da bazı eyalet hükümetlerinin ekonomi bakanları hem kömür hem de nükleer santrallerin kapatılması süreçlerinin tekrar gözden geçirilmesini talep ediyor.

Ancak mevcut santraller pahalı, inşası uzun sürüyor ve görece kısa ömürlüler. 2011’deki Fukuşima felaketi hâlâ hafızalarda, Rusya’nın Ukrayna’yı işgal girişimi Çernobil faciasının kötü anılarını canlandırdı. Bu felaketlerin tekrarlanmayacağının garantisi yok.

Amerikalı gazeteci David Szondy ise yeni nesil nükleer reaktörlerin bu algıyı değiştirebileceğini söylüyor. Szondy’nin New Atlas sitesi için kaleme aldığı yazıdan öne çıkan bölümleri aktarıyoruz:

“2 Aralık 1942’de ABD’nin Chicago Üniversitesi Stagg Field futbol stadyumunun altında dünyanın ilk reaktörü faaliyete geçti. 78 gün sonra bugün dünya genelinde 440 nükleer reaktör dünyanın tükettiği elektriğin yüzde 10’unu üretiyor. Halen 50 reaktör de inşa halinde.

Buna rağmen, nükleer enerji çok kötü bir üne sahip. Hayattaki birçok şey gibi, bu da bir dizi karmaşık faktörden kaynaklanıyor. Nükleer enerji hâlâ birçok insan için gizemli bir şey. Nükleer silahlarla bağlantılı ve hâlâ onlarca yıllık Soğuk Savaş propagandasının ve ABD, SSCB ve Japonya’daki son derece vahim üç reaktör kazasının yükünü taşıyor.

Batı’da, 20. yüzyılın son on yılında reaktör inşaatı ve geliştirme yavaşlamıştı. Ama nükleer enerji sektörü bir yeniden doğuşun eşiğinde olabilir. Kötü ününe rağmen, nükleer enerjinin birtakım avantajları var. Nükleer enerji sera gazı emisyonsuzdur. Çok küçük bir alanda karbon ayakizi olmadan muazzam miktarda güç üretir. Herhangi bir bölgeye yerleştirilebilir ve şaşırtıcı bir şekilde, herhangi bir enerji kaynağına kıyasla kilovat başına en düşük ölüm oranına sahiptir.

Nükleer enerjinin maliyeti nasıl düşecek?

Ancak nükleer enerjinin büyük bir sorunu var ve bu da maliyeti. Bir nükleer santralin maliyeti 15 milyar doları buluyor. Nükleer santral inşa etmenin yüksek maliyetinin ana nedeni nükleer olmaları değildir. Asıl neden büyük, genellikle bir defaya mahsus yapılan, çok az sayıda yapılan inşaat mühendisliği projeleri olmaları ve devreye alınmalarının 20 yılı bulmasıdır. Santral, fabrikada değil tümüyle sahada inşa ediliyor. Ayrıca, tesisin tasarımının benzersiz bir dizi kalite ve güvenlik gereksinimleri altında test edilmesi, değiştirilmesi ve yeniden test edilmesi gerekiyor. Ardından karmaşık bir lisanslama süreci geliyor ve ayrıca operatörün tüm atık bertaraf maliyetlerini karşılaması gerekiyor.

Tüm bunlar yalnızca maliyet aşımlarına yol açmakla kalmaz, aynı zamanda geçen süre, mühendisler yaşlandıkça ve emekli oldukça deneyim kaybetme fırsatının da bol olduğu anlamına gelir. Bu, nükleer enerjinin öncülerinden biri olan İngiltere’nin, ülkenin en yeni reaktörlerini inşa etmek için yurt dışından yardım istemek zorunda kalması gibi tuhaflıklara yol açıyor.

Maliyetler nasıl düşer?

Maliyetleri düşürmenin birçok yolu var. Standartlaştırılmış tasarımlar kullanmak, beceri ve deneyimi korumak için yeterli tesis inşa etmek, yönetim kolaylaştırıcı çeşitli önlemlere başvurmak ve en önemlisi bina maliyetini düşürmek bunlardan bazıları… Asıl maliyeti yüksek kalemler reaktörler ve türbinler değil; inşaat işleri, yapılar ve binalar; elektrikli ekipman kurulumu ve sahadaki diğer dolaylı maliyetlerdir.

Bu nedenle, nükleer enerji sektörü, sadece yapım ve işletme maliyetlerini azaltmakla kalmayıp güvenliği ve verimliği artırırken nükleer silahların yayılması riskini azaltmak için yıllardır çareler arıyor.

Geleceğin reaktör tasarımları

Bugün, nükleer enerji sektörü üçüncü nesil reaktörler kullanıyor. İlk nesil 1940’ların sonu, 50’lerin ve 60’ların başındaki prototip reaktörlerdi. İkinci nesil ise 1960’ların ortasından 1990’ların ortalarına kadar ilk ticari hafif su reaktörleriydi. Bunları, yine hafif su reaktörleri olan, ancak daha güvenilir yakıtlar, pasif soğutma sistemleri ve arızaya daha az eğilimli reaktör çekirdekleri gibi yeni teknolojilere sahip üçüncü nesil izledi. Üçüncü nesne göre birtakım iyileştirmelere sahip 3+ nesil reaktörler ise 2030’lu yıllara kadar inşa edilecek.

Sonraki, yani dördüncü nesil nükleer santraller, yalnızca daha ucuza mal edilmeyecek, aynı zamanda yeni reaktör teknolojileri, yeni malzemeler ve yeni üretim teknolojileriyle çok daha gelişmiş bir tasarıma sahip olacak.

Dördüncü nesil reaktörlerin temel farkı, soğutucu olarak su, helyum, sıvı metal veya erimiş tuz kullanılmasıdır. Nötron spektrumunun neresinde çalıştıklarına göre de farklılaşırlar.

Küçük Modüler Reaktörler (SMR) esneklik getiriyor

Küçük Modüler Reaktörler (SMR), günümüzde hizmette olan reaktörlerin temelde gelişmiş versiyonları olan hafif su reaktörleridir ama daha küçüktürler ve motorlu taşıtlar gibi seri üretilebilirler. Bunlar, fabrika üretim tekniklerine başvurarak nükleer enerji maliyetlerini düşürmeyi amaçlıyor. Temelde her biri 300 MWe’den daha az kapasiteye sahip küçük, standartlaştırılmış reaktörler yaratılmak isteniyor.

Konvansiyonel reaktörlerin aksine, SMR’leri devreye almak için 20 yıl ve kârlı hale gelebilmesi için bir 20 yıl daha beklemek gerekmez. Zira SMR’ler, modüllerden oluşan daha küçük, daha basit bir tasarıma dayanıyor.

Bu, enerji santrallerinin fabrikalarda veya tersanelerde modüller halinde kurulmasına ve ardından montaj için sahaya sevk edilmesine olanak tanır. Amaç, yalnızca maliyetleri düşürmek değil, aynı zamanda tesis yapımını ve işletmeye başlamak için sertifikasyonunu önemli ölçüde hızlandırmaktır.

SMR’lerin bir diğer avantajı, tesis kurulumunu farklı müşterilerin ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde uyarlanabilmesi. Küçük, nispeten ücra bölgelerde yaşayan topluluklar için, örneğin bin kadar eve ve işletmeye hizmet edebilecek tek reaktörlü santraller kurulabilir. Büyük şehirlerde milyonlarca kişiye elektrik sağlayabilecek birden fazla reaktörlü santraller de inşa edilebilir. Küçük olduklarından, SMR’ler petrol arama sahalarına veya askerî üslere de elektrik sağlayabilir. Ayrıca modüller oldukları için, mavnalar, gemiler, kamyonlar, trenler ve hatta uçaklarla dahil olmak üzere en çok kullanılan ulaşım araçlarında kullanılmak üzere tasarlanabilirler.

SMR’ler ayrıca, çalışmak için çok az elektrik gücü gerektiren veya hiç elektrik gücü gerektirmemesinin yanı sıra bir kaza olduğunda soğutma sağlayan pasif güvenlik sistemlerin sahip olması açısından da dikkate değerdir. Ayrıca, masif beton yapılar gerektirmeden korunmaları daha kolaydır. Kolaylıkla yeraltına, gemilerin su çekimi hatlarının altına veya açık deniz platformlarında su altına yerleştirilebilirler. Bu sistem bugün nükleer denizaltılarda da kullanılıyor ve denizin serin suları reaktörlere kalkan oluyor.

Diğer alternatifler

SMR’ler dışında da çeşitli alternatifler üzerinde çalışmalar sürüyor. Bunlardan biri Yüksek Sıcaklıklı Gaz Soğutmalı Reaktörler (HTGR).

HTGR’ler, geleneksel reaktörlerin iki veya üç katı sıcaklıklarda çalışan, ancak daha düşük güç yoğunluğuna sahip, grafit kontrollü helyum soğutmalı bir reaktördür. HTGR üzerinde kavramsal olarak 1940’lardan beri çalışılıyor. Ancak teknolojinin olgunlaşması son yıllarda oldu. HTGR daha az nükleer yakıtla daha yüksek sıcaklıklar elde edilmesini sağlıyor. Bu arada nükleer kaza riskini de azaltıyor.

Bir diğer alternatif, çok iyi ısı giderme kabiliyetine sahip sıvı sodyum ile soğutulan Sodyum Hızlı Reaktördür (SFR). Bunlar doğal güvenlik özelliklerine sahip, küçük reaktörlerdir. Metal içeren nükleer yakıtları, reaktör çekirdeği çok ısınırsa genleşerek nükleer reaksiyonun doğal olarak ölmesine neden olur. Ayrıca kapalı yakıt döngüleriyle nükleer yakıt ikmali yapmadan onlarca yıl çalışabilirler. Kurşun Soğutmalı (LFR) ve Florür Soğutmalı (FHR) nükleer reaktörler de benzer doğal güvenlik yapılarına sahiptir.

Dördüncü nesilden sonrası

Fosil yakıtlarla elde edilmeyen enerjiye olan talep arttıkça, dünya çapında daha fazla nükleer santralin inşa edilmesine yol açarken, dördüncü nesil reaktörlerin devreye girdiğini göreceğiz. Daha ucuz ve daha hızlı inşa edilecek şekilde tasarlandıkları için, çok hızlı bir şekilde çok yaygın hale gelecekler. Ama dördüncü nesilden sonra ne gelecek? Beşinci nesil nasıl olacak?

Birçok yönden, önceki nesil tarafından öğrenilen dersler üzerine inşa edilen dördüncü nesilden daha ileri olacaklar. Halihazırda Ay’da kullanılmak üzere küçük reaktörler inşa etme planları var. Bir mum gibi yanan nükleer yakıt gibi teknolojiler üzerinde çalışmalar yapılıyor, reaksiyon bir uçta başlayıp diğer uçta yavaş yavaş yakıtı tüketirken hareket ediyor.

Onlarca yıl önce yapılan deneylere dayanan, ancak daha umut verici çözümler lehine terk edilen nükleer reaktör tasarımına yönelik diğer yaklaşımların yeniden gözden geçirildiğini de görebiliriz. Bunlardan bazıları o kadar tamamen terk edildi ki, bu alandaki uzmanlar bile onları hayal meyal hatırlıyor. Şimdi tekrar bakılıyor. Belki de “nükleer yakıt” teriminin sadece uranyum ve plütonyum değil, toryum gibi daha az bilinenleri de ifade edeceği bir gün gelecek.

Tabii ki, nükleer füzyon pratik hale getirilirse, nükleer fizyon muhtemelen kömürle çalışan lokomotifin yolunda gideceğinden tüm bu girişimler boşa çıkacaktır.”

Bu yazı ilk kez 21 Nisan 2022’de yayımlanmıştır.

 

David Szondy’nin New Atlas sitesi için kaleme aldığı “Nükleerin geleceği dördüncü nesilde” başlıklı yazıdan bölümler Mustafa Alkan tarafından çevrilmiş ve editoryal katkısı ile yayına hazırlanmıştır. Yazının orijinaline aşağıdaki linkten erişebilirsiniz: https://newatlas.com/technology/generation-iv-future-nuclear-power/

Fikir Turu

Fikir Turu, yalnızca Türkiye’deki düşünce hayatını değil, dünyanın da ne düşündüğünü, tartıştığını okurlarına aktarmaya çalışıyor. Bu amaçla, İngilizce, Arapça, Rusça, Almanca ve Çince yazılmış önemli makalelerin belli başlı bölümlerini çevirerek, editoryal katkılarla okuruna sunmaya çalışıyor. Her makalenin orijinal metnine ve değerli çevirmen arkadaşlarımızın bilgilerine makalenin alt kısmındaki notlardan ulaşabilirsiniz.

guest
0 Yorum
Inline Feedbacks
View all comments

En Güncel Makaleler

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x
Send this to a friend