Nükleer enerji, atomun çekirdeğinden elde edilen bir enerji türüdür. Kütlenin enerjiye dönüşümünü ifade eden, Albert Einstein’a ait olan E=mc² formülü ile ilişkilidir.
Bununla beraber, kütle-enerji denklemi, tepkimenin nasıl oluştuğunu açıklamaz, bunu daha doğru olarak nükleer kuvvetler yapar. Nükleer enerjiyi zorlanmış olarak ortaya çıkarmak ve diğer enerji tiplerine dönüştürmek için nükleer reaktörler kullanılır.
Nükleer enerji, üç nükleer reaksiyondan biri ile oluşur:
- Füzyon: Atomik parçacıkların birleşme reaksiyonu.
- Fisyon: Atom çekirdeğinin zorlanmış olarak parçalanması.
- Yarılanma: Çekirdeğin parçalanarak daha kararlı hale geçmesi. Doğal (yavaş) fisyon (çekirdek parçalanması) olarak da tanımlanabilir.
Ağır radyoaktif maddelerin,dışarıdan nötron bombardımanına tutularak daha küçük atomlara parçalanması olayına fisyon,hafif radyoaktif atomların birleşerek daha ağır atomları meydana getirdiği nükleer tepkimelere ise füzyon tepkimesi denir. Füzyon tepkimeleriyle fisyon tepkimelerinden daha fazla enerji elde edilir. Güneş patlamaları füzyon’a, nükleer santrallerde kullanılan tepkimeler, atom bombası teknolojisi gibi faaliyetler de fisyona örnek olarak gösterilebilir.
Nükleer enerji, 1896 yılında Fransız fizikçi Henri Becquerel tarafından kazara, uranyum maddesinin fotoğraf plakaları ile yan yana durması ve karanlıkta yayılan radyoaktif ışınların fark edilmesi ile keşfedilmiştir.
Nükleer Enerjinin Elde Edilmesi
Bir nükleer santral kurmak için zenginleştirilmiş uranyuma ihtiyaç vardır. Uranyumun fisyon tepkimesine girerek bölünmesi sonucunda açığa çok yüksek miktarda enerji çıkar. Bu bölünme için, nötronlar yüksek bir hızla uranyum elementinin çekirdeğine çarpar. Bu çarpışma çekirdeğin kararsız hale geçmesine ve sonrasında büyük bir enerji açığa çıkartan fisyon tepkimesine neden olur. Gerçekleşen tetikleyici ilk fisyon tepkimesi sonucunda ortama nötronlar yayılır. Bu nötronlar diğer uranyum çekirdeklerine çarparak fisyonu elementin her atom çekirdeğinde gerçekleştirene kadar devam eder. Ortaya çıkan enerji kontrol edilmediği takdirde ölümcül boyutlardadır. Kontrol etmek için reaktörlerde fazla nötronları tutan ve tepkimeye girmesini engelleyen üniteler vardır. Bu sayede kontrollü bir fisyon tepkimesi zinciri sağlanır.
Nükleer Santrallerde Üretim
Nükleer santralin iç yapısına baktığımızda, uranyumun fisyon tepkimesine girmesiyle oluşan enerji su buharının çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılmasını sağlar. Yüksek sıcaklıktaki bu buhar, elektrik jeneratörüne bağlı olan türbinlere verilir. Türbin kanatçıklarına çarpan yüksek enerjili buhar, bilinen şekilde türbin şaftını çevirir ve jeneratörün elektrik enerjisi üretmesi sağlanır. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden çıkan basınç ve sıcaklığı düşmüş buhar, tekrar kullanılmak üzere yoğunlaştırıcıya gider ve su haline geldikten sonra tekrar bölünme ile açığa çıkan enerji ile ısıtılıp buhar haline getirilir ve döngü devam eder.
Nükleer santral, bir veya daha fazla sayıda nükleer reaktörün yakıt olarak radyoaktif maddeleri kullanarak elektrik enerjisinin üretildiği tesistir. Radyoaktif maddeler kullanılmasından dolayı diğer santrallerden farklı ve daha sıkı güvenlik önlemlerini, teknolojileri içerisinde barındırır.
NASA’ya göre nükleer santraller patlamadığı sürece termik santrallerin neden olacağı ölümleri azaltmaktadır. Nükleer santraller şimdiye kadar termik santrallerin neden olacağı tahmini 1,84 milyon ölümü ve 64 gigaton karbondioksit salımını önlemiştir. Termik santraller ve patlama riski olan nükleer santraller ve atıkları, her türlü canlılar için tehlikelidir.
Çalışma Prensibi
Reaktörün kalbinde, elde edilen ısı enerjisi suya aktarılır, su almış olduğu bu enerji sebebiyle faz değiştirir ve kızgın buhar haline dönüşür. Elde edilen bu buhar daha sonra elektrik jeneratörüne bağlı olan buhar türbinine verilir. Su buharı, türbin mili üzerinde bulunan türbin kanatları üzerinden geçerken daha önceden almış olduğu ısıl enerjiyi kullanarak, türbin milini döndürür. Bu mekanik dönme hareketi sonucunda alternatörlerde elektrik elde edilir. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden çıkan, ısıl enerjisi yani sahip olduğu basınç ve sıcaklığı düşmüş olan buhar, tekrar kullanılmak üzere yoğuşturucuda (kondenser) yoğuşturulup su haline dönüştürüldükten sonra, tekrar reaktörün kalbine gönderilir. Yoğuşturucu da su buharının faz değişimini yapabilmek için çevrede bulunan deniz, göl gibi su kaynaklarını soğutucu olarak kullanır.
Güvenlik Sistemleri
Reaktör Koruma Sistemi
Hemen nükleer reaksiyonu sonlandırmak için tasarlanmıştır. Zincirleme tepkimeyi kırarak , ısı kaynağını ortadan kaldırır.
Engelleme Sistemleri
Engelleme sistemleri çevreye radyoaktif madde salınımını önlemek için tasarlanmıştır. Bazı engelleme sistemleri şunlardır:
Yakıt kaplama
Nükleer yakıt etrafında koruma tabakası olan ve reaktör soğutma devresi boyunca yakıtı korozyondan korumak için tasarlanmıştır
Reaktör Kabı
Nükleer yakıt etrafında koruyucu ilk katmandır ve genellikle bir nükleer reaksiyon sırasında salınan radyasyonun çoğu yakalamak için yüksek basınçlara dayanacak şekilde tasarlanmıştır.
Birincil Çevreleme
Birincil çevreleme sistemi genellikle reaktör kabını içeren büyük bir metal ve beton yapıdan oluşur. Birincil çevreleme sistemi sızıntı ve güçlü iç basınçlara dayanacak şekilde tasarlanmıştır.
İkincil Çevreleme
Bazı santrallerde, birincil sistem kapsayan ikincil çevreleme sistemi vardır. Türbin dahil buhar sistemlerinin çoğu, radyoaktif malzemeleri içerdiğinden bu sistem çok yaygındır.
Çekirdek Alıcı
Tam erime durumunda, yakıt büyük olasılıkla binanın beton zemin üzerine sona erer. Birincil çevrelemede zemin genellikle nükleer erimeye karşı yeterli koruma sağlayan betondan oluşur. Bu büyük bir sıcaklığa dayanabilir. Buna rağmen çekirdek betonu eritecek endişeleri sebebiyle, bir “çekirdek tutucu ” icat edilmiştir. Bugün, tüm yeni Rus-tasarlanmış reaktörler çevreleme binanın alt çekirdek-yakalayıcılar ile donatılmıştır.
Tartışmalar
Nükleer enerji, günümüzün ve geleceğin en önemli enerji kaynaklarından biri olarak kabul görmektedir. Petrol ve doğalgaz’ın bazı ülkede geniş rezervler halinde bulunması ve bu kaynakların yenilenemez oluşu birçok ülkeyi nükleer araştırmalara ve nükleer enerjiden faydalanmaya yönlendirmiştir. Bugün Dünya üzerinde 400’den fazla nükleer enerji santrali vardır ve bunlar dünyanın toplam elektrik ihtiyacının %15’ini sağlayacak kapasitede çalışmaktadılar. Örneğin Fransa, elektrik ihtiyacının %77’sini nükleer reaktörlerinden sağlamaktadır.
Nükleer enerjiye karşı çıklanlar ise tükenmiş yakıt bertarafı, santral güvenliği ve kaza riski gibi nedenleri öne sürmektedir.
Bugüne kadar çevreye zarar verebilecek ölçüde büyük 4 tane nükleer santral kazası gerçekleştiği bilinmektedir. Bunlardan ilk 2’si alınan önlemlerle çevrelerine herhangi bir zarar vermediği söylenirken, 3. olarak gerçekleşen Çernobil Faciası doğaya ve insanlara çok feci zararlar verdiği bilinmektedir, 4. Fukuşima Faciası ise Çernobil Faciasını tehlike seviyesi olarak geçtiği belirtilmiştir.
Bu kazalar:
1) 1957 yılında İskoçya’da meydana gelen Windscale kazası; bu kazada reaktörün civarına bir miktar radyasyon yayılmakla beraber ölümle veya akut radyasyon hastalığıyla sonuçlanan bir olay meydana gelmemiştir.
2) 1979 yılında ABD’de meydana gelen Three Mile Island kazası; normal bir işletim arızası, ekipman kaybı ve operatör hatası ile kazaya dönüşmüş, ancak kısmi reaktör kalbi ergimesi meydana gelmesine rağmen reaktörü çevreleyen beton koruyucu kabuğun sayesinde çevreye ciddi bir radyasyon sızıntısı olmadığı söylenmiştir.
3) 1986 yılında Ukrayna’da meydana gelen Çernobil reaktör kazası; tek kelimeyle bir faciadır. Kazanın nedenleri; operatörlerin güvenlik mevzuatına aykırı olarak santralde deney yapmaları sonucunda reaktördeki ani güç artışı, reaktörde aşırı basınç oluşumu ve santral tasarımında derinliğine güvenlik prensibine aykırı olarak, reaktörü çevrelemesi gereken bir beton koruyucu kabuğun inşa edilmemiş olması olarak özetlenebilir.
26 Nisan 1986’da Ukrayna’daki Çernobil nükleer reaktöründe meydana gelen patlama ve sonucunda yayılan radyoaktif madde Ukrayna, Beyaz Rusya ve Rusya’da yaşayan 336.000 insanın tahliyesine, 56 kişinin ölümüne, 4.000 doğrudan ilişkili kanser vakasına ve 600.000 kişinin sağlığının ciddi şekilde etkilenmesine sebep olmuştur. Nükleer kalıntıların ürettiği radyoaktif bulut patlamadan sonra tüm Avrupa (Türkiye’de özellike Karadeniz ve Marmara bölgesi) üzerine yayılmış ve Çernobil’den yaklaşık 1100 km uzaklıktaki İsveç Formsmark Nükleer Reaktöründe çalışan 27 kişinin elbiselerinde radyoaktif parçacıklara rastlanmış ve yapılan araştırmada radyoaktif parçacıkların İsveç’ten değil Çernobil’den gelen parçacıklar olduğu tespit edilmiştir.
4) 2011 yılında Japonya’da meydana gelen Fukuşima I Nükleer Santrali kazaları; Fukuşima I Nükleer Santrali kazaları 9.0 büyüklüğündeki 11 Mart günü olan 2011 Tōhoku depremi ve tsunamisi sonrasında meydana geldi. Honşu adası açıklarında meydana gelen bu deprem, Japonya’da büyük bir tsunamiye yol açtı. Tsunami Japonyaya çok büyük zarar verdi, ve nükleer enerji santrallerinde arızalar meydana getirdi.
Günümüzde dünyanın birçok yerinde ve Türkiye’de de nükleer karşıtı gruplar oluşmuştur. Bunlardan en ünlüleri; Yeşiller Partisi, Yeşil Barış (Greenpeace), Nükleer Karşıtı Platfom (NKP) Anti-Nükleer Cephe ve bu konuda öne çıkan bireysel tepkilerdir. Nükleer enerji santralı yapılması istenilen Sinop ve Akkuyu’da ayrıca yerel bazlı nükleer-karşıtı örgütlenmeler de mevcuttur.
Kaynak: http://www.wikipedi.org
