Nükleer enerji ile elektrik üretimi

Nükleer Santraller

Nükleer enerji günümüz elektrik ihtiyacının yaklaşık %17’sini karşılamaktadır. Bazı ülkeler enerjilerinin büyük bir kısmını nükleer santrallerden üretmektedir. Örneğin Fransa Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı verilerine göre elektrik enerjisinin %75′ini nükleer enerjiden sağlamaktadır. Amerika ise enerjisinin %15′ini buradan karşılamakta fakat bazı bölgelerinde santraller daha yoğun biçimde enerji üretimi yapmaktadır. Dünya çapında 400′den fazla nükleer santral bulunmakta ve bunların 100′den fazlası sadece Amerika’da yer almaktadır.

Nükleer Santraller Nasıl Çalışır?

Bir nükleer santral kurmak için zenginleştirilmiş uranyuma ihtiyaç vardır. Bu uranyum türleri U-235 başta olmak üzere, U-233, U-238 ve Plütonyum; P-239 ve P-241′dir. Uranyumun fizyon 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 enrji 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 taktirde ölümcül boyutlardadır. Kontrol etmek için reaktörlerde fazla nötronları tutan ve tepkimeye girmesini engelleyen üniteler vardır. Bu sayede kontrollü bir fisyon tepkimesi zinciri sağlanır.

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 Santrallerin Problemleri nelerdir?

İyi inşa edilmiş bir nükleer santral elektrik üretiminde önemli avantajlara sahiptir. Taş kömürü kullanan elektrik santralleri ile karşılaştırdığımızda çok daha temizdir ve atmosfere daha az radyoaktif atık bırakır. Taş kömüründen atmosfere çıkan tonlarca carbon, sülfür ve diğer elementler iyi çalışan bir nükleer santrale oranla çok daha fazla miktarda kirletici etki oluşturmaktadır. Bu bakımdan enerji üretiminde iyi yapıldığında nükleer enerji son derece temiz olarak nitelendirilebilir. Bunun yanında birtakım sorunlar da mevcuttur.

Nükleer enerji üretiminde altının çizilmesi gereken önemli engeller ve sorunlar şunlardır:

1. Uranyumun çıkartılması ve daha sonra zenginleştirilmesi sürecindeki rafine etme çalışmaları çok büyük miktarlarda radyoaktif kirlenmeye sebep olmaktadır.
2. Düzgün çalışmayan nükleer santraller büyük sorunlara neden olabilir. Buna örnek olarak Çernobil felaketi verilebilir ve bu felakette tonlarca radyoaktif atık atmosfere bırakılmıştır.
3. Santraldeki fisyon tepkimeleri çok iyi kontrol edilmeyi gerektirir ve hata toleransları çok azdır. Hiçbir nükleer santralin tamamen güvenli olduğundan söz edilemez ve mutlaka uzman ekipler tarafından ve emniyet katsayısı yüksek tutularak üretim yapılmalıdır. Bu da bizim gibi nükleer santral inşasına yeni adım atmak isteyen ülkeler için ciddi sorunların ortaya çıkma riskini artırmaktadır.
4. Ortaya çıkan radyoaktif atıkların doğaya zarar vermeyecek şekilde taşınması ve gözetim altında uzun yıllar güvenle saklanması gerekmektedir.