NÜKLEER ENERJİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ

NÜKLEER ENERJİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ

Günümüzde gelişmiş ve
gelişmekte olan ülkelerin en önemli gereksinimi enerjidir. Her ne kadar
tam bir ölçüt olmasa da ülkelerin gelişmişlik düzeyleri, üretip
tükettikleri enerji ile ölçülür. Bazı ülkeler ürettikleri enerjiyi çok
verimli bir şekilde kullanırlarken, bazıları bu konuda o denli başarılı
olamazlar. Bazı ülkeler de kendileri kullanmadıkları halde çok miktarda
enerji hammaddesi üretirler. Enerji üretim ve tüketiminin çok farklı
yöntemleri olsa da, tüm ülkelerin ucuz, bol ve temiz enerji kaynaklarına
gereksinimleri vardır.
Endüstrileşme ile baş gösteren buhar gücü
gereksinimi dolayısıyla, kömür kullanımı büyük bir hızla artmıştır. Daha
sonraları elektrik enerjisinin kullanılmaya başlanması ve içten yanmalı
motorların kullanım alanının genişlemesi ile elektrik üretiminde kömür
ve petrol, çok büyük bir hızla artmıştır. Sonunda endüstri ve çağdaş
yaşam için en önemli hammadde, fosil yakıtlar olmuştur.
Fosil
yakıtların kullanımı, çözümü çok zor sorunları da beraberinde
getirmiştir. Bu sorunların ilki, tükenen hammadde kaynaklarıdır. Fosil
yakıtlar milyonlarca yılda oluşmuş, doğanın bizlere, daha doğrusu bizden
sonraki nesillere bir armağanıdır ve sentetik olarak yapılanmaları son
derece zordur. Çok sayıdaki petrokimya ürünleri spektrumunu inceleyerek
petrol ve bazen de kömürün ne denli vazgeçilemez birer doğa harikası
olduklarını rahatlıkla algılayabiliriz. Kömür petrol kadar bir kimyasal
değere sahip değildir. Kalitesiz kömürlerin yakılmasının neden olacağı
sorunlar ortadadır.
Fosil yakıtların içerdiği maddelerin büyük bir
yüzdesini karbon ve hidrojen oluşturur. İçlerinde az da olsa kükürt,
yanmayan maddeler ve radyoaktif maddeler de bulunur. Petrol, kömüre
kıyasla daha az kirliliğe yol açar. Fosil yakıtlar yakıldığında ortaya
doğal olarak CO2 ve SO2 gazlarının yanı sıra, radyoaktif maddeler ve kül
çıkar. Ortaya çıkan CO2 gazı sera etkisine, SO2 gazı ise asit
yağmurlarına neden olur. Sera etkisinin neden olduğu atmosfer sıcaklığı
artışı yıllardır gözlenmektedir. Asit yağmurları bitki örtüsüne ve
canlılara zarar verir. İngiltere'de yakılan kömür yüzünden
Finlandiya'nın göllerindeki balıklar asit yağmuru nedeni ile
ölmektedirler. Radyoaktif maddeler, linyit yatakları ikincil uranyum
madenleri olarak kabul edilir.
Geçtiğimiz günlerde Yatağan'da baş
gösteren radyasyon alarmının nedenlerini kömürün içerdiği radyoaktif
maddelerde aramak gerekir. Yakılan kömürün beş veya onda birlik kısmı,
kullanım alanları çok sınırlı olan ve çevreyi kirleten kül olarak
atılır. Bu küller, Elbistan linyitlerinde olduğu gibi çok uçucu
olabilirler. Yanma sıcaklığına bağlı olarak kullanılan havanın içinde
bulunan azot gazının yanması ile oluşan NOx gazı, atmosferde ozon ile
etkileşime girip ozon miktarını azaltır. İçten yanmalı motorlar ve doğal
gaz santralleri, ozon tabakasının delinmesine istemeden katkıda
bulunmaktadırlar.
Kömür dışındaki fosil yakıtların, stratejik
önemleri de vardır. Son petrol ambargolarının dünya ekonomisine yaptığı
etki ve doğal gaz boru hattının geçtiği ülkelerin politik şantajları,
bilinen birer gerçektirler.
NÜKLEER YAKITTAN ELEKTRİK
Nükleer
enerjinin hammaddesi olan uranyumun hiç bir endüstriyel kullanım alanı
yoktur. Uranyum doğada bol miktarda bulunmaktadır. Son maden aramaları
sonucu Avustralya ve Kanada'da büyük uranyum yatakları olduğu çıkmıştır.
Uranyumun fiyatı bu nedenler dolayısıyla zaman içinde sürekli
azalmıştır. İkinci bir nükleer hammadde ise toryumdur ve Türkiye,
dünyanın en zengin toryum yataklarına sahiptir. Nükleer hammaddenin
stoklanabilir olması, onun petrol gibi ekonomik silah olarak
kullanılmasını imkansız kılar.
UO2'den (uranyum pası) yapılan 1 cm
çap ve yüksekliğindeki seramik yakıt lokmaları, üst üste 3,5-4 m
uzunluğundaki ince bir metal zarf içine yerleştirilirler. Elde edilen
yakıt çubukları, hafif veya ağır su içeren dik veya yatık basınç
tankları içine yerleştirilir. Belirli geometrik düzende ve belirli
miktarda bir araya gelen yakıt nötronların yardımı ile fisyon sonucu
enerji üretmeye başlar.
Ortaya çıkan bu çekirdek enerjisi yakıt
çubuklarını ısıtır. Yakıt çubuklarının su veya ağır su ile soğutulması
ile yüksek basınç ve sıcaklıkta buhar elde edilir. Buharın bir türbinde
genişletilmesi ile tıpkı diğer fosil yakıtlı santrallerde olduğu gibi,
ısı enerjisi mekanik enerjiye,türbinin çevirdiği jeneratör ile de
mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştürülür.
Nükleer enerjinin
kullanılmaya başlamasından bugüne dek geçen yaklaşık elli yıl içinde bir
çok nükleer reaktör tipi tasarlanmış, imal edilmiş ve çalıştırılmıştır;
ancak günümüzde ticari olan nükleer santral tipleri çok az sayıdadır.
Hafif su teknolojisi adını verdiğimiz ve bildiğimiz normal su ile
soğutulan reaktörleri kapsayan teknoloji,ve ağır su teknolojisi adını
verdiğimiz hidrojenin bir izotopu olan deteryumdan yapılan ağır su ile
soğutulan reaktörleri kapsayan teknoloji, günümüzde ticari olarak
kullanıma sunulmaktadır.
Yüksek sıcaklıkta çalışan gaz soğutmalı
reaktörler ve sıvı metal soğutmalı hızlı üretken reaktörler ise,
gelecekte kullanıma girmeye adaydırlar.
TEMİZ VE UCUZ ELEKTRİK
Nükleer
santraller, normal çalışma düzenlerinde çevreyi kirletecek hiç bir etki
yaratmazlar. Fosil yakıtlı santrallerin aksine, çevreye zararlı olan
CO2, SO2 ve NOx gazlarını salmazlar ve kül bırakmazlar. Fosil yakıtlı
santral yerine bir nükleer santral yapılması durumunda, fosil yakıtlı
santralin çevreye atacağı zararlı maddelerin söz konusu olmaması nedeni
ile nükleer santrallerin çevreyi temizlediği de söylenebilir. 1000 MWe
gücündeki bir hafif su soğutmalı nükleer reaktörden yılda yaklaşık 27
ton (7 m3) kullanılmış yakıt çıkar. Bu miktar, aynı kapasitedeki bir
kömür santralinin atık miktarına göre ağırlık olarak 25-300 bin kere,
hacim olarak da 70-80 milyon kere daha azdır. Hemen belirtelim ki
nükleer santrallerin gündelik atıkları fosil-yakıtlı santrallerin
atıklarına kıyasla yok denecek kadar azdır ve normal çalışmaları
sırasında çevreye yaydıkları radyasyon, nükleer santral civarında
yaşayan bir kişinin doğal kaynaklardan almakta olduğu radyasyonun 100
ile 200'de biri kadardır. Nükleer enerjinin elektrik üretiminde
kullanılmaya başlamasından bu yana ticari nükleer reaktörlerin işlemesi
sonucu ortaya çıkan atıklar, şimdilik santrallerde saklanmakta ve ileri
bir tarihte gömülmeyi beklemektedir. Nükleer atıkların tehlikesi,
kurşun, civa veya arsenik gibi zehirli atıklara kıyasla daha azdır.
Nükleer atıkların radyoaktivitesi, zamanla durduğu yerde azalırken,
zehirli atıklar çevreye atıldıkları ilk günkü gibi kalırlar.
Normal
işletme sırasında çevreyi hemen hiç kirletmeyen nükleer santrallerin en
korkulan yönü, bir kaza sonrasında çevreyi temizlenemez şekilde kirletme
olasılıklarıdır. Nükleer teknolojinin elli yıla yakın kullanım süresi
içinde iki önemli reaktör kazası olmuştur. Bu iki kaza birbirinin çok
benzeri olmasına rağmen sonuçları ve çevreye etkileri birbirinden son
derece farklıdır. Güvenlik felsefesi önemsenen ülkelerin tasarımlarından
biri olan Three Miles Island reaktöründe, tahmin edilen en büyük kaza
gerçekleşmiş; fakat reaktör çalışanları dahil hiç kimse, öngörülen
miktarlardan fazla radyoaktiviteye maruz kalmamıştır. Çok pahalı bir
deney olarak kabul edilebilecek bu kaza sonunda nükleer reaktör
güvenliği sınavdan geçmiş ve başarılı olmuştur. Diğer taraftan nükleer
güvenlik felsefesine önem vermeyen, iyi tasarlanmamış bir nükleer
reaktörün iyi işletilmemesinin sonuçlarının ne denli acı olduğunun
kanıtı da Çernobil kazasıdır. Bu kaza, nükleer teknolojiden kaçan
ülkelerin bile, istemedikleri halde nükleer kazaların zararlarına
katlanmak zorunda olduklarının da bir göstergesidir. Nükleer
reaktörlerin maliyetinin yüksek olması, bazı ülkelerin nükleer enerjiden
uzak kalmalarının başka bir nedenidir.
Bir güç santralinden elde
edilen elektriğin maliyeti, temel olarak o santralin inşaatı ve elektrik
üretir hale gelmesi için, yapılması gereken yatırım maliyetini, ömrü
boyunca santralin verimli çalışmasını sağlamaya yönelik işletme ve bakım
giderlerini ve elektriğin üretiminde kullanılan yakıtın temini için
gerekli yakıt maliyetini içerir. Bir santralın ekonomik olması için
üretilen elektriğin satılması sonucu elde edilen gelirin, en azından
maliyetini karşılaması ve ayrıca diğer elektrik üretimi seçeneklerine
göre daha ucuz olması gerekir.
Elektrik maliyetine etki eden
harcamalar değişik zaman dilimlerinde yapılmakta; oysa elektrik üretimi
santralin ömrü boyunca gerçekleşmektedir. Enflasyonun olmadığı sabit bir
para birimi ile, bir santralin tüm ömrü boyunca yapılan harcamaların
bugünkü değerinin o santralde üretilen elektriğin bugünkü değerine
oranı, bize ortalama bir elektrik maliyeti verecektir. Elektrik
üreticisi, ürettiği elektriğin fiyatını bu ortalama maliyete eşit olarak
seçerse, yaptığı tüm harcamaları, paranın bugünkü değeri göz önüne
alınarak karşılayabilecektir. Bu maliyet, yaklaşık olarak aynı
koşullarda çalışan sistemlerin karşılaştırılmasını da olası kılar.

Nükleer santraller genel olarak ilk yatırım maliyetleri yüksek, yakıt ve
işletme giderleri düşük santrallerdir. Yatırım maliyetleri ise,
elektrik maliyetinin yarısından fazlasına denk gelmektedir.