Nükleer enerji son yıllarda ülkemizde çok fazla gündeme geldi. Yararları ve zararları hakkında çokça tartışmalar yaşandı. Biliyorsunuz bizimde bir nükleer santral inşamız var. Mersin’de bulunan Akkuyu nükleer santrali.
Nükleer enerjiyle ilgili bilgilerin çok karmaşık ve kafa karıştırıcı olduğunu fark ettim. Bu yüzden “Nükleer enerji nedir? Nükleer santral nedir? Yararları nelerdir? Zararları nelerdir?” gibi konuları bir videoda toplamak istedim.
Buyurun beraber bakalım arkadaşlar.
İçindekiler
- Nükleer Enerji ile İlgili İlk Çalışmalar
- Fiziği Mühendisliğe Çevirmek
- Elektrik Santralleri Nasıl Çalışır?
- Nükleer Santralin Çalışması
- Zincirleme reaksiyon yaratılması
- Zincirleme reaksiyonun kontrol altına alınması
- Enerjinin elektriğe çevrilmesi
- Füzyon Yöntemi
- Nükleer Enerjinin Dezavantajları
- Nükleer Enerjinin Avantajları
- Sonuç:
- Kaynaklar ve İleri Okuma:
Nükleer Enerji ile İlgili İlk Çalışmalar
Hikayemiz 1789 yılında uranyumun keşfedilmesiyle başladı. Yıl 1905’e geldiğindeyse Einstein’ın ortaya koyduğu E=mc² denklemi atomun parçalanabileceğini teorik olarak kanıtlarken, 1930’larda ise Otto Hahn ve Lise Meitner gibi bilim insanları bunu deneysel olarak da kanıtladı.
Bildiğiniz gibi dünyadaki teknolojik gelişmelerin önemli bir kısmı önce askeri amaçlarla keşfediliyor. İşte nükleer enerjinin geliştirilmesi de 2.Dünya Savaşı’nın hararetli yılları olan son yıllarında hız kazandı. Önce Japonya’ya atılan atom bombaları keşfedilmiş oldu ve nükleer enerjinin gücü artık tüm dünya tarafından biliniyordu.
Sonra ABD ve Sovyetler Birliği başta olmak üzere bazı ülkeler dediler ki:
“Tamam artık savaş bitti. E madem nükleer enerjiyi kullanmanın yolunu da bulduk. O zaman bunu barışçıl amaçlarla kullanalım ve teknoloji geliştirelim.” dediler.
Ve şu soruyu sordular:
“Acaba biz bu nükleer enerjiyi kullanıp elektrik enerjisi üretebilir miyiz? Hem daha ucuza mâl olur hem de fosil yakıtlara bir alternatif. Bunun yanında başka yeni teknolojilerin de önünü açar. Gizliden de nükleer silah yaparız.”
“Neden olmasın?” dediler ve başladılar çalışmalara.
Fiziği Mühendisliğe Çevirmek
Ama başta işler hiç de istedikleri gibi gitmedi. Fiziği mühendisliğe çevirmek teoride kolaydı ama pratikte zordu. Doğalgaz, petrol ve kömür daha kolay gibiydi sanki.
Böylece aradan biraz daha zaman geçti.
Yıl 1970’lere geldiğinde Arap ülkeleri dünyaya ellerindeki gücü gösterebilmek adına petrol fiyatlarını yukarı çekti. Arap-İsrail Savaşı’nın da patlak vermesiyle Arap devletler batılı devletlere ambargo uyguladı. 1973 petrol krizi yaşandı ve petrol fiyatları inanılmaz derecede yukarı tırmandı. İşte bu noktada fosil yakıt kaynaklarına sahip olmayan batılı devletler nükleer enerjiye yönelmeye başladılar.
Bu sayede hem fosil yakıtlara olan bağımlılıkları azalacak hem de enerji arzını güvenli hale getireceklerdi. Dünyadaki nükleer reaktörlerin çoğu 1970 ila 1985 yılları arasında yapıldı.
Elektrik Santralleri Nasıl Çalışır?
Peki nükleer reaktörler nasıl çalışır?
Aslında adındaki haşmetine rağmen sistem oldukça basit. Fosil yakıtlarla çalışan elektrik santrallerinin (yani termik santrallerin) nasıl çalıştığını biliyorsunuz.
Yakıt yanar. Ortaya bir ısı çıkar. Bu ısı suyu buharlaştırır. Buhar, türbinleri çevirir. Hareket enerjisi jeneratörler yardımıyla elektrik enerjisine çevrilir.
İşte aynı mantık nükleer reaktörlerde de geçerli. Farklı olan nokta ise suyu ısıtan gücün atomun parçalanması ile elde edilmesi.
Şimdi gelin bu teknolojiye biraz daha yakından bakalım.
Nükleer Santralin Çalışması
Atom çekirdeğini oluşturan nötron ve protonlar birbirlerine muazzam bir çekim gücüyle bağlı. Daha önceki videolarımda bunlardan bol bol bahsettim biliyorsunuz. İşte bu muazzam çekim gücü, atom çekirdeğinin parçalanmasıyla ortaya büyük miktarda enerji çıkarır. Nükleer reaktörlerde kullanılan element genellikle uranyumdur ve uranyum, çekirdeği oldukça büyük bir elementtir.
Doğada bulunan uranyumun sadece binde yedisi bölünebilme yeteneğine sahip Uranyum-235 izotopunu içerir. Bu yüzden doğal uranyum, içindeki Uranyum-235 izotopu oranını artırmak amacıyla zenginleştirme işlemine tabi tutulur ve reaktörlerin çoğunda kullanılan hammadde budur.
Zincirleme reaksiyon yaratılması
Reaktörün içerisinde Uranyum-235 çekirdekleri nötron bombardımanına tutulur. Bir uranyum-235 çekirdeğine nötron fırlattığınızda onu çok kararsız olan Uranyum-236 izotopuna dönüştürmüş olursunuz. Bu da çekirdeğin hemen bölünmesine sebep olur.
Bu fisyon olayı sonucunda yeni nötronlar ve enerji açığa çıkar. Yeni ortaya çıkan nötronlar başka Uranyum-235 çekirdeklerine çarparak onların da bölünmesine sebep olur. Ve bu olay zincirleme şekilde devam eder.
Bu reaksiyon oluşurken muazzam büyüklükte bir enerji açığa çıkar. İşte atom bombalarında kullanılan yöntem de budur. Eğer zincirleme reaksiyon kontrol altına alınmazsa patlama bir anda ve çok şiddetli gerçekleşir. Yani mikrosaniyeler içerisinde sayısız atom çekirdeğinin parçalandığını düşünün.
Zincirleme reaksiyonun kontrol altına alınması
Fakat bu zincirleme reaksiyon kontrol altına alınıp yavaşlatılırsa işler değişir. Nükleer santrallerde kullanılan teknik budur. Bu yüzden reaktörün içinde bor ya da gümüş gibi malzemelerden yapılmış kontrol çubukları vardır. Bu maddeler çok etkili nötron tutucularıdır ve reaktöre doğru sokulduklarında tepkimede açığa çıkan nötronların bir kısmı tutulur ve tepkime yavaşlar. Kontrol çubukları kaldırıldığındaysa nötronlar serbest kalır ve tepkime maksimum hıza ulaşır.
Çekirdek tepkimeleri sonucunda açığa çıkan enerji, kimyasal tepkimelere göre milyon kat daha fazladır. Bu yüzden nükleer reaktörler şakası olmayan ve çok dikkatli işletilmesi gereken yapılardır.
Enerjinin elektriğe çevrilmesi
Nükleer reaksiyon sırasında açığa çıkan ısı, sistemdeki suyu kaynatır ve buhara çevirir. Oluşan buhar, kazanlarda toplanarak basıncı artırılır. Basınçlı buhar da devasa türbinleri döndürmek için kullanılır. Türbinler döndükçe oluşan hareket enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür. İşi biten buhar, dışarıdan getirilen soğuk suyla soğutulur ve yeniden kaynatılmak üzere kazana gönderilir.
Nükleer reaktörlerin çalışması için bol miktarda soğutma suyu gerektiğinden reaktörler bir su kaynağının yanına inşa edilirler. Ancak bu soğutma döngüsünün reaktörle bir bağlantısı yoktur. Bu yüzden suyu kirletmezler.
Füzyon Yöntemi
Az önce anlattığım nükleer enerji türü, fisyon yöntemini kullanan bir nükleer santral için geçerli.
Bir de nükleer füzyon yöntemi var.
Fisyon tepkimesinde ağır atom çekirdeklerinin parçalanması prensibi kullanılırken füzyonda ise hafif atom çekirdeklerinin birleştirilmesi prensibi kullanılır. Iter yani Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktörü gibi organizasyonlar halihazırda bu teknoloji üzerinde çalışmalarını sürdürüyor ve eğer başarılı olurlarsa fisyon yönteminden çok daha güvenli, temiz ve ucuz enerjiye sahip olabiliriz.
Bu konu oldukça önemli bu yüzden bir sonraki videoda Iter’a ayrıntılı bakacağız arkadaşlar. Bildirimleri açmayı unutmayın.
Şimdi gelin nükleer santrallerin artılarına ve eksilerine bir göz atalım.
Nükleer Enerjinin Dezavantajları
1.Nükleer Silahların Yaygınlaşması:
16 Temmuz 1945’te ABD’nin New Mexico eyaletinde gerçekleştirilen ilk testle nükleer teknoloji, dünya sahnesine şiddetli bir giriş yaptı ve iki büyük şehir yok edildi.
Bunları biliyorsunuz. Hiroşima ve Nagasaki.
Bu dehşet verici yıllardan sonra nükleer teknoloji, elektrik üretimi için kullanılmaya başlandı. Başlandı başlanmasına ancak nükleer silah teknolojisiyle olan bağını hiç koparmadı. 1970 yılında yürürlüğe giren Nükleer Silahların Yayılmasının Önlenmesi Antlaşması yapılsa bile dünya çapında nükleer silahlar hızla arttı.
Buradaki temel sorun ne biliyor musunuz?
Barışçıl nükleer enerji kullanımını nükleer silah programlarından ayırt edemiyoruz. Yani birileri alttan alta nükleer silah üretmeye devam ediyor ve bunların çoğunu saklıyorlar.
2.Nükleer Atık ve Kirlilik Sorunu:
Nükleer santrallerin en önemli sorunlarından biri radyoaktif atıkları. Çevreci örgütlerin en çok kafayı taktığı sorun da bu olsa gerek. Modern santrallerde bu sorun yeniden kullanımla azaltılsa bile büyük bir atık sorunu ortaya çıkmaya devam ediyor. Atıkları depolamak, saklamak ya da bertaraf etmek hem riskli, hem de maliyeti yüksek. Ayrıca saklanan atıkların radyoaktivitesinin kaybolması 10 binlerce yıl sürüyor.
3.Kazalar ve Felaketlerin Yaşanması İhtimali:
65 yıllık nükleer enerji kullanımı sonunda reaktör ve atık depolarında 7 büyük kaza meydana geldi. Üçü sınırlı zarar verse de dördü doğaya ciddi radyoaktif salınım yaptı. İşte bizim gibi sıradan insanların kafasını en çok kurcalayan sıkıntı da tam olarak bu kazalar.
Bu kazalar yüzünden Rusya, Ukrayna ve Japonya’da çok miktarda toprak onlarca yıl insan yaşamına elverişsiz hale geldi ve çok sayıda insan doğrudan ya da dolaylı olarak hayatını kaybetti.
4.Dışarıdan Gelebilecek Saldırılara Karşı Açık Hedef Olmaları:
Tahmin edebileceğiniz üzere, bu kadar büyük bir gücü kontrol altında tutabilmek için çok sağlam bir güvenlik ve istihbarat bilgisi gerekiyor. Olası terör saldırıları ya da tesis sızmaları bir nükleer kazanın tetiklenmesine neden olabilir.
Bunlar nükleer enerjinin zararlarıydı. Peki yararları? Gelin biraz da bunlara bakalım.
Nükleer Enerjinin Avantajları
1.Nükleer Enerji, Üretilen Enerji Birimi Başına Can Kaybı Sırasında Sonuncudur:
Nisan 2013’te NASA tarafından yapılan bir araştırma ile 1971-2009 yılları arasında nükleer enerji kullanımının net 1.8 milyon ölümü engellediği keşfedildi arkadaşlar. Nükleer enerjinin kaza riski taşımasına ve geçmişte büyük kazalara neden olmasına rağmen üretilen enerji ünitesi başına neden olduğu ölüm sıralamasında sonuncu olduğu ortaya kondu.
Bunun nedeni de şu şekilde açıklanıyor:
Nükleer santrallerin bacalarından çıkan duman, soğutma sisteminde kullanılan suyun buharı. Yani zararsız. Bunun yerine nükleer santrallerden her yıl belli miktarda radyoaktif atık çıkıyor ve bu atıklar depolanıyor. Fosil yakıtların kullanıldığı santrallerden ise her gün atmosfere yüksek miktarda karbon gazı salınıyor. Yani yalnızca yakılan fosil yakıt miktarının düşmesiyle bile sayısız akciğer hastalığı, kanser ve kömür madeni kazası önlendi.
Buna rağmen nükleer enerjinin termik santrallerden daha tehlikeli görünmesinin nedenini şöyle açıklayabiliriz:
Kömür ve petrol bizi sessizce öldürürken, tekil felaket olayları hafızamıza kazınıyor. Bu aynı uçak kazalarının daha az insanın ölümüne sebep olmasına rağmen, kara taşımacılığının daha güvenli görülmesi gibi. En iyi senaryoda bile %100 yenilenebilir enerjiye geçmemizin uzun yıllar alacağı düşünülürse nükleer enerji yok ettiğinden daha fazla yaşamı kurtarabilir.
2.Nükleer Enerji CO2 Emisyonunu Düşürür:
Nükleer enerji küresel iklim değişikliği konusunda çevreye, fosil yakıtlardan çok daha az zarar veriyor. Nükleer santrallerin çoğaldığı 70’li yıllardan beri onlarca gigaton sera gazı emisyonu nükleer enerji sayesinde yapılmadı, ve insanlığın enerji tüketimi arttıkça bu miktar daha da artacak.
21.yy’ın büyüyen devi Çin, her 10 günde bir, 600 Megawatt’a eşdeğer bir kömür tesisi açıyor ve açmaya da devam edecek. Çin halihazırda yılda 5 milyar ton kömür yakıyor ve yaktığı kömürü de normalden az gösteriyor. Kömür ucuz, nispeten bol ve bulunması kolay, yani insanlık yakın zamanda kullanmayı bırakmayacak arkadaşlar.
Anlayacağınız nükleer enerji, iklim değişikliğinin etkilerini kırmanın, güneş ve rüzgar enerjisinden sonraki en iyi yolu olabilir. Enerji elde etmenin diğer yollarına göre, nispeten daha temiz. Nükleer enerjiyi uzun vadede kapatmak iyi bir fikir olsa bile, yenilenebilir kaynaklara ya da füzyon reaktörlerine tamamen geçene kadar iyi bir çözüm gibi görünüyor.
3.Nükleer Enerji Hava Şartlarından Etkilenmez:
Nükleer enerjiden daha iyi bir alternatif olan yenilenebilir enerji kaynakları, hava şartlarının değişkenlik göstermesi durumunda enerji arzında sıkıntılar meydana getirebilir. Bazen yetersiz kalabilirken bazen de fazla olan enerjinin depo edilmesi konusunda sıkıntılar yaşatabilir. Ayrıca tahmin edebileceğiniz gibi nükleer santralin kapladığı alan, elde edilen enerji birimi başına çok daha küçük.
4.Yeni Teknolojiler:
Şu anda nükleer atıklarla başımız belada olsa da teknolojik gelişmeler gelecekte nükleer atık sorununu çözebilir. Şimdiye kadar kullanılan reaktörler çoğunlukla eski teknoloji çünkü nükleer inovasyon yavaş ilerliyor. Fakat yakında toryum reaktörleri gibi yeni teknolojilerin önü açılabilir.
Toryum doğada uranyumdan 3 kat daha fazla bulunuyor. Biliyorsunuz bizim ülkemizde de bol miktarda var. Üstelik nükleer silaha çevrilmesi çok zor ve şu anki nükleer reaktörlerden 2 kat daha az zararlı. Bunun yanında 1 ton toryum tahminen 200 ton uranyum ya da 3.5 milyon ton kömür kadar enerji sağlıyor.
Sonuç:
Şimdi gelelim ülkemize.
Son yıllarda nükleer enerji konusu malum gündemden düşmüyor. Biri Akkuyu/Mersin’de biri Sinop’ta ve diğeri de Trakya’da olmak üzere toplamda 3 santral yapılmak isteniyor. Fakat sadece biri yapım aşamasına gelebildi.
1970 yılından itibaren, Türkiye’de nükleer santral kurmak için girişimde bulunuldu, fakat başarısız olundu. Yaklaşık 50 yıldır tartışılmakta olan bu konu 2010 yılında Rusya ile başlatılan ikili görüşmeler neticesinde sonuca bağlandı ve Akkuyu Nükleer Santrali’nin temeli 2018 yılında iki ülkenin katılımıyla gerçekleştirildi.
Akkuyu Nükleer Santrali’nin maliyeti yaklaşık 20 milyar dolar ve işletme ömrü ise 60 yıl olarak hesaplandı. İstanbul’un elektrik ihtiyacını tek başına karşılayabilecek kadar güç üretecek. Bu sayede doğalgaza olan bağımlılığımızı azaltması bekleniyor.
Nükleer enerjiyi avantajları ve dezavantajlarıyla konuştuk.
Ben aslında burada sizlerin fikirlerini de çok merak ediyorum. Ne düşünüyorsunuz? Dünya ve Türkiye ölçeğinde nükleer enerji kullanılmalı mı yoksa kullanılmamalı mı? Yorumlarınızı bekliyorum.
Son olarak bir sonraki videoda görüşene kadar bilimle ve teknolojiyle kalın diyorum.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu: https://www.youtube.com/channel/UCJjzF7cdxa0jZv_fDE_wm4A
https://www.taek.gov.tr/ogrenci/bolum1_03.html
https://tr.wikipedia.org/wiki/1973_Petrol_Krizi
https://www.enerjiportali.com/nukleer-enerji-nedir-nukleer-enerji-nasil-calisir/
https://www.webtekno.com/bilim-haberleri/fuzyon-reaktoru-h10228.html
https://www.enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Nukleer-Enerji
https://sifiratikturkiye.net/nukleer-enerjinin-fayda-ve-zararlari/
https://kanser.org/saglik/upload/gorus_upload/37318301422006090.pdf
https://www.giss.nasa.gov/research/briefs/kharecha_02/
https://www.taek.gov.tr/tr/2016-06-09-00-44-19/1040-nukleer-ve-radyolojik-kazalar.html
https://www.carbonbrief.org/mapped-worlds-coal-power-plants
http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/toryum-nukleer-yakit-olarak-nasil-kullaniliyor
https://www.climatecentral.org/blogs/chinas-growing-coal-use-is-worlds-growing-problem-16999
https://otomasyonadair.com/2016/09/02/termik-enerji-santrali-nedir-nasil-calisir/
Burda yanlış bilgi vermişsiniz nükleer santraller yılda 29 gram atık üretir