Nükleer Reaktörler Tipleri, Yakıt Çevrimi ve Kullanılmış Yakıtlar
•Download as PPT, PDF•
1 like•165 views
Nükleer enerji, Nükleer reaktör tipleri, Nükleer reaktörlerin termik santral ile karşilaştırılması, Nükleer yakıtlar, Kimyasal - Nükleer yanma reaksiyonu karşılaştırılması, Açık tip – kapalı tip nükleer santraller, Dünyada nükleer santral kazaları, Nükleer Santral Güvenliği, Yaygın Nükleer Santral Tipleri, İleri tasarım nükleer santraller, Nükleer Yakıt Çevrimi, Sarı pastanın gaz UF6’ya dönüştürülmesi, U-235 Zenginleştirme, Kullanılmış nükleer yakıt, Nükleer santrallerin kurulmasına olumsuz tepkiler, Gelişmiş ülkelerde nükleer enerji AR-GE
Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to Nükleer Reaktörler Tipleri, Yakıt Çevrimi ve Kullanılmış Yakıtlar
Similar to Nükleer Reaktörler Tipleri, Yakıt Çevrimi ve Kullanılmış Yakıtlar (7)
More from Prof.Dr. İbrahim USLU
More from Prof.Dr. İbrahim USLU (20)
Nükleer Reaktörler Tipleri, Yakıt Çevrimi ve Kullanılmış Yakıtlar
- 1. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer Reaktörler Tipleri, Yakıt Çevrimi ve Kullanılmış Yakıtlar Prof.Dr. İbrahim USLU
- 2. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer enerji • Atomların parçalanmaları (fisyon) veya birleşmeleri (füzyon) esnasında ortaya çıkan enerjiye denir.
- 3. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer Santral (Reaktör) • "Nükleer reaksiyon yardımı (fisyon yada füzyon) ile ortaya çıkan ısıdan (nükleer enerji) elektrik üreten tesislere verilen isimdir.
- 4. Prof.Dr. İbrahim USLU Füzyon • Füzyon yani atom birleşmesinden çıkan enerjiyi kullanacak İlk reaktör Fransa da 10 ülke katılımı ve 10 milyar $ bütçe ile 2005 yılında başlanmış olup 10 yılda tamamlanacaktır.
- 5. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer santral fisyon enerjisi kullanır • Füzyon enerjisi kullanan santraller henüz araştırma safhasında olduğundan nükleer santraller fisyon yani parçalanma enerjisi kullanılır. • 1953 de ilk nükleer santral kuruldu. • 1955 de ilk NÜKLEER DENİZALTI "Natullius" inşa edildi. Üretimi
- 6. Prof.Dr. İbrahim USLU Termodinamik açıdan (nükleer = termik) santral • Bir nükleer santralden elektrik üretmekle, gaz veya kömür santrallerin den elektrik üretmek termodinamik olarak aynıdır. Aradaki fark ısı kaynağıdır. • Termik santraller da ısı kaynağı olarak kimyasal yanma enerjisi kullanılır. • Nükleer santraller da fisyon yani parçalanma enerjisi kullanılır.
- 7. Prof.Dr. İbrahim USLU Kimyasal - Nükleer yanma reaksiyonu • Kimyasal reaksiyon (bir mol) (atomların elektronları etkileşmektedir) • Kimyasal reaksiyon (bir molekül) için NA= 6.02 1023 mol-1 a bölersek • Nükleer reaksiyon (fisyon) (Atomların çekirdeği etkileşmekte, yani proton ve nötron sayıları değişmektedir) J x eV eV CO O C 19 2 2 10 6 . 1 1 1 . 4 kJ CO O C 394 2 2 MeV n Kr Ba n U 200 2 97 36 137 56 235 92
- 8. Prof.Dr. İbrahim USLU Kimyasal - Nükleer reaksiyon • 1 kg U-235 izotopunun yanması sonucu açığa çıkan enerji yaklaşık 1.3 milyon kg kömürünkine eşdeğerdir.
- 9. Prof.Dr. İbrahim USLU Reaktör Kalbi • Nükleer reaksiyonun gerçekleştiği kısma “Reaktör kalbi" denilir. • Ortaya çıkan buhar ise türbünleri çevirir ve buna bağlı jenaratörler döner, onlar da elektrik üretirler.
- 10. Prof.Dr. İbrahim USLU Açık tip – kapalı tip nükleer santraller • Nükleer santraller geçmişte iki tip olarak inşâ edilmiştir: – Açık tip – Kapalı tip
- 11. Prof.Dr. İbrahim USLU Açık ve kapalı nükleer santraller •Batı devletleri NS kalplerini kapalı bir beton kubbe içine yaptılar •Sovyetler ise NS kalplerini açık olarak inşâ ettiler. Kapalı sistem Açık sistem
- 12. Prof.Dr. İbrahim USLU Dünyada nükleer santral kazaları Windscale İngiltere 05.10.1957 Kapalı Sistem Kaçak Yok T.M. Island A.B.D. 28.03.1979 Kapalı Sistem Kaçak Yok Çernobil S.S.C.B. 26.04.1986 Açık Sistem FELAKET!
- 13. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer Santral Güvenliği • Kapalı tipte kubbe duvar kalınlığı ~1.5 metre civarında tor çeliği ile karışımlı özel betondan imal edilmiştir. • Öyle sağlamdır ki; bir yolcu uçağının kubbe üzerine dikine düşmesi esnasında bile çatlamayacak şekilde yapılmıştır. • Açık tip Çernobil santralında aşırı ısı nedeni ile patlamış ve içindeki erimiş radyoaktif yakıt çubukları etrafa dağılmış ve bir kısmı da buhar vasıtası ile bulutlara karışmıştır. • Türkiyenin yapmak istediği NS “Kapalı tip” olacaktır.
- 14. Prof.Dr. İbrahim USLU Yaygın Nükleer Santral Tipleri • Basınçlı su reaktörü • Kaynar su reaktörü • İleri tasarım reaktörleri
- 15. Prof.Dr. İbrahim USLU Basınçlı Su Reaktörü Kaynar Su Reaktörü •440 nükleer santralın 260 tanesi basınçlı su reaktörüdür. • Nükleer enerjiyi taşıyan su 150 atmosferlik basınç altındaki tutularak buharlaşmaması sağlanır, enerjiyi ikinci bir su döngüsüne taşınır, düşük basınç altındaki ikinci döngü suyu buharlaşarak türbin-jeneratör düzeneğini döndürür.
- 16. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer santrallerin gelişimi
- 17. Prof.Dr. İbrahim USLU İleri tasarım nükleer santraller İleri reaktörler aşağıdaki gibi sınıflandırılmaktadır. • Evrimsel Tasarımlar : Mevcut tasarımlardan çok büyük sapmalar içermezler sadece belli özellikler geliştirilmiş ve yeni teknolojiler kullanılmıştır. • Yenilikçi Tasarımlar : Büyük değişiklikler ve kavramsal yenilikler içerirler ve genellikle bir pilot tesis ile yapılan yeniliklerin ispatlanması gerekir.
- 18. Prof.Dr. İbrahim USLU Evrimsel tasarımlar ve pasif güvenlik sistemleri • Özellikle bu tasarımlarda pasif güvenlik sistemleri kullanılmaktadır. (doğal kuvvetlerle harekete geçen sistemler).
- 19. Prof.Dr. İbrahim USLU Yenilikçi Tasarımlar • Evrimsel tasarım kategorisinde yer alan nükleer santrallere göre daha fazla geliştirmeye ihtiyaç bulunmaktadır.
- 20. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer Yakıtlar • Nükleer enerjiden uranyum üretmek amacıyla U-235 kullanılır. • Halbuki doğada uranyumun %0.7’si U-235, geri kalan %99.3’ü yakıt olarak kullanılmayan U-238’den oluşmaktadır.
- 21. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer Yakıt Çevrimi
- 22. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer yakıt çevrimi
- 23. Prof.Dr. İbrahim USLU Uranyum madeni Uranyum cevheri
- 24. Prof.Dr. İbrahim USLU Namibya Uranyum Maden Ocağı
- 25. Prof.Dr. İbrahim USLU Öğütme ve Uranium oxide (U3O8)’te dönüştürme (Sarı pasta)
- 26. Prof.Dr. İbrahim USLU Sarı pastanın gaz UF6’ya dönüştürülmesi
- 27. Prof.Dr. İbrahim USLU Doktora Çalışmamda ürettiğim nükleer yakıtlar
- 28. Prof.Dr. İbrahim USLU Zenginleştirme • Uranyumun genellikle nükleer santrallerde kullanılabilmesi için gaz santrifüj yöntemi ile zenginleştirilmesi gereklidir.
- 29. Prof.Dr. İbrahim USLU U-235 Zenginleştirme • Hiroşimaya atılan atom bombası zenginliğine ulaşabilmek için 3000 ila 5000 civarında seri dizilmiş santrifüja ihtiyaç vardır.
- 30. Prof.Dr. İbrahim USLU UO2 Yakıt Fabrikasyonu
- 31. Prof.Dr. İbrahim USLU Kullanılmış yakıt • Kullanılmış yakıtlar reaktörden çıkarıldıktan sonra radyoaktif bozunma işlemi devam ettiği için fiziksel olarak sıcaktırlar. • Yakıtlar yoğun olan radyaoktif bozunmaları hafifleyinceye kadar belirli bir süre reaktör binasındaki su dolu havuzlarda bekletilir.
- 32. Prof.Dr. İbrahim USLU Kullanılmış yakıt • Kullanılmış yakıtlar, ya yeniden işlenerek içindeki uranyum ve plutonyum geri kazanılır ve kalan kısım yüksek aktiviteye sahip olduğundan camlaştırılarak depolanır ya da herhangi bir işlem yapılmaksızın depolanır.
- 33. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer santrallerin kurulmasına olumsuz tepkiler • Nükleer santraller kurulmasını olumsuz etkileyen unsurlar: – Ekonomi: Yeni nükleer santraller rekabet ettikleri kombine çevrim doğal gaz santralleri gibi diğer enerji kaynaklarından daha ucuza üretim yapabilmeli ve özellikle yatırım maliyetleri azaltılmalıdır. – Halkın kabulü: Three Mile Island ve Çernobil kazaları pek çok ülkede nükleer santrallere duyulan güveni sarsmıştır. – Radyoaktif atık: Radyoaktif atık sorununun çözümü bellidir ve özellikle yüksek seviyeli radyoaktif atıkların nihai depolanması konusunda endüstriyel ölçekte tesislerin kurulması çalışmaları sonuç aşamasındadır.
- 34. Prof.Dr. İbrahim USLU Nihai Depolama • ABD'de Yucca Dağında kullanılmış yakıtların 2010 yılında tesise konmasını planlamaktadır. • New Mexico daki ilk yeraltı depolama tesisi 1999 da işletmeye alınmıştır. • Finlandiya’da nihai depolama tesisinin inşası 2010 yılında başlayacaktır.
- 35. Prof.Dr. İbrahim USLU Camlaştırma • Yüksek seviyeli atıklar camlaştırılarak depolanacaktır • Camlaştırılmanın nedeni camın suda çözünmesinin hemen hemen olanaksız olmasıdır. • Böylece atığın suya karışma ihtimali çok azaltılmış olacaktır.
- 36. Prof.Dr. İbrahim USLU Özet • Nükleer santrallerde uzun yıllar boyunca nükleer yakıtı depolamak mümkündür. • Nükleer santraller sera gazı emisyonuna neden olmazlar.
- 37. Prof.Dr. İbrahim USLU Özet Gelişmiş ülkelerde nükleer enerji AR-GE • Bazı Avrupa ülkelerinin yeni nükleer santral kurmama kararının altında, o ülkelerin bu teknolojiden vaz geçtikleri anlamı çıkarılmamalıdır. • Bugün Almanya'da yeni bir nükleer santral kurulmasa bile, Fransa ile birlikte nükleer teknoloji alanında yatırım yapılmaktadır. • EPR reaktörlerinin ilk olarak Fransa'da kurulması planlanmaktadır. • Ayrıca, Almanya'da ileriye yönelik toryum yakıtlı çevrimler üzerinde çalışılmaktadır.
- 38. Prof.Dr. İbrahim USLU Özet Nükleer santraller ve deprem riski • Nükleer santrallerin tasarımında esas alınan deprem kriterleri, klasik yapılarda kullanılanlara göre son derece tutucu kabuller içermektedir. • Deprem olması durumunda nükleer santralı güvenli bir şekilde durduracak ve soğutulmasını sağlayacak sistemler ayakta kalacaktır. Niigata, Japonya santralinde deprem, 12 Temmuz 2007
- 39. Prof.Dr. İbrahim USLU Özet Nükleer – Termik santraller • Fosil yakıtlı, özellikle kömür santralların, çevre etkisi nükleer santrallarla kıyaslanamayacak ölçüde olumsuzdur.
- 40. Prof.Dr. İbrahim USLU Enerjide çeşitlilik • Nükleer santrallar enerjide çeşitlilik sağlayacaktır. • Unutmayalım, Türkiye petrolde yüzde 40, doğalgazda yüzde 64 oranında Rusya’ya bağımlı.
- 41. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer Santral ihalesi Tekliflerin 24 Eylül'de toplanacağı nükleer santral ihalesi için • Kanadalı Bruce Power ve Unit Investment N.V. -Doğan Holding ve Yazıcılar Holding, • China Nuclear Power Compenents, • Kanada'dan Atomic Energy Of Canada Limited (AECL), • Japonya'dan Itochu Corporation, • Fransa’dan Vinci Construction Grand Projects, • Fransız-Belçikalı Suez-Tractebel, • Rusya'dan devlet şirketi Atomstroyexport, • Güney Kore'den KEPCO-Enka, • İspanyol Iberdrola SA- Sabancı Holding-General Electric Hitachi Nuclear Energy(GEH) şartname almıştı.
- 42. Prof.Dr. İbrahim USLU 3 ayrı teşvik Kurulu gücü 3,000-5,000 MW olarak planlanan nükleer santralde - Alım garantisi - Yer tahsisi - Altyapı Teşviği verilecek • Ancak nükleer santral ihalesine teklif verecek yatırımcıların, 15 yıllık alım garantisinden tam olarak yararlanması için tesislerin, 2015 yılında üretime geçecek şekilde planlanması gerektiği belirtiliyor. Alım garantisi 2030'dan sonrası için geçerli olmayacak. Alım garantisi 31 Aralık 2020'ye kadar işletmeye girecek ünitelerle sınırlı olacak.
- 43. Prof.Dr. İbrahim USLU Bedelsiz arsa verilecek • Üzerinde santral kurulacak arsaya Bakanlar Kurulu kararı ile bedelsiz kullanım hakkı tanınacak. • Altyapı teşvikleri kapsamında ise, firmaların Çevresel Etki Değerlendirmesi (ÇED) raporu alırken karşılaşacağı bürokratik işlemlerde kolaylık sağlanacak. • Ayrıca santral sahası dışında gerekli güvenlik ve emniyet önlemlerini devlet alacak.
- 44. Prof.Dr. İbrahim USLU Önce Akkuyu sonra Sinop • Hükümet, nükleer santral için lisansı hazır olan Mersin Akkuyu'ya da nükleer santral yapılabileceğini açıkladı. • ilerleyen dönemde lisanslama çalışmalarının tamamlanmasının ardından Sinop‘ta da nükleer santral kurulabilecek.
- 45. Prof.Dr. İbrahim USLU İhalede 3 aşamalı yarışma olacak - Şartnamaye uygunluk - TAEK ölçütlerine uygunluk - Alım garantisi ile satış fiyatını içeren teklifin uygunluğu • Firmalar, sırasıyla şartnamaye uygunluk, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) ölçütlerine uygunluk ve alım garantisi ile satış fiyatını içeren teklifin uygunluğu olmak üzere 3 aşamada elenecek. • TAEK ölçütlere uygunluk ile ilgili anlaşılmayan hususlarda firmalardan bu eksikliği gidermelerini isteyebilecek. • Söz konusu ölçütlere uygun olmayan firmalar yarışmadan elenecek. Bu aşamadan geçen taliplerin teklif fiyatları, üretim miktarlarına göre belirlenen ödemeler ve satış fiyatları karşılaştırılarak en uygun firma Bakanlar Kurulu'nun onayına sunulacak.
- 46. Prof.Dr. İbrahim USLU Yerli payı %60 olacak • Santral için en az % 60 yerli payına ulaşılmasını sağlayacak plan önerilecek.
- 47. Prof.Dr. İbrahim USLU Reaktörün işletme süresi • Nükleer güç santralının hizmet vereceği süre en az 40 yıl olacak
- 48. Prof.Dr. İbrahim USLU Beni dinlediğiniz için teşekkürler
- 49. Prof.Dr. İbrahim USLU Reaktör kalbi • Kazan içindeki yakıt çubukları suyu kaynatır. • Nükleer reaksiyonu kontrol eden ise grafit çubuklardır. • Çubuklar nötronları yutar ve nükleer reaksiyon (fisyon) azalır böylece kazan içindeki ısıyı düşürür. • Grafit çubukları ne kadar yukarı çekersen nükleer reaksiyon artar, kazan ısısı artar. • Tersinde ise yani grafit çubukları ne kadar yakıt çubukları arasına sokarsan ısı düşer. Çünkü çubuklar nötronları yutar.
- 50. Prof.Dr. İbrahim USLU Basınçlı su reaktörü (PWR) • Bu santralın en büyük özelliği nükleer enerjiyi taşayan su döngüsünün buharlaşmaması için 150 atmosferlik bir basınç altında tutularak, içinde bulunan suyun yüksek sıcaklıklara kaynamadan çıkarılması sağlanmıştır. • 150 atmosferlik basınç altındaki bu su, enerjiyi ikinci bir su döngüsüne taşımakta, düşük basınç altındaki ikinci döngü suyu buharlaşarak türbin- jeneratör düzeneğini döndürmektedir.
- 51. Prof.Dr. İbrahim USLU Basınçlı su reaktörü (PWR) • Dünyada en yaygın olarak kullanılan türdür • 440 nükleer santralın 260 tanesi PWR’dır • Yakıt olarak %3-5 seviyelerinde U-235 kullanılmaktadır.
- 52. Prof.Dr. İbrahim USLU PWR satan şirketler • Asea Brown Boveri combustion Engineering (ABB-CE), • Framatome, • Kraftwerk Union • Siemens • Mitsubishi • Babcock ve Wilcox
- 53. Prof.Dr. İbrahim USLU Kaynar su reaktörleri (BWR) • Dünyada kurulu 440 nükleer santraldan 92 tanesi BWR’dır. • BWR tasarımı yapan girmalar Asea-Atom, Kraftwerk Union, Hitachi ve Toshiba’dır.
- 54. Prof.Dr. İbrahim USLU Kaynar su reaktörleri (BWR) • BWR reaktörlerin en belirgin özelliği nükleer enejiyi taşayan suyun daha düşük basınç altında tutulması ve kaynamasına izin verilmesidir. Oluşan buhar doğrudan türbine gönderilmektedir. • BWR larda %3 senginleştiriliş U-235 kullanılır. • Reaktör kalbine yaklaşık 140 ton uranyum kaoyulabilmektedir. • BWR’larda yakıt değişimi süresince mreaktörün devre dışı kalması gerekmekte ve bu işlem 4-6 hafta sürmekte ve yılda bir kere yapılmaktadır.
- 55. Prof.Dr. İbrahim USLU BWR- PWR karşılaştırması BWR’ın avantajları • Basit • Termal verimi yüksek • Yük değişimlerini izleme kolaylığı • İlk yatırımı düşük • Daha güvenilir BWR PWR
- 56. Prof.Dr. İbrahim USLU BWR’ın dezavantajları • Büyük basınç kabı nedeniyle yüksek fiyat • Türbinin zırhlanma problemi • Karmaşık kontrol çubukları mekanizması • Yakıt idaresi için fazla sayıda radyasyon algılayıcısı Yeni BWR ve PWR tipleri rekabet halindedir Çalışan reaktörlerin %22 si BWR BWR- PWR karşılaştırması
- 57. Prof.Dr. İbrahim USLU Reaktör tipleri Değerlendirmeye alınacak reaktör tipleri: – Doğal uranyum kullanan basınçlı ağır su (CANDU), – Basınçlı su reaktörü (PWR) – Kaynar su reaktörleri (BWR) olacak. • Bunların dışında kalan reaktörler değerlendirmeye alınmayacak.
- 58. Prof.Dr. İbrahim USLU Özet • Nükleer santralların işletilmesi ile ilgili Türkiye bir çok uluslararası antlaşmaya imza atmıştır, – Örneğin: Nükleer Kaza ve Radyolojik Acil Durum Hallerinde Yardımlaşma Sözleşmesi, Nükleer Kazaların Erken Bildirimi Sözleşmesi, Fiziksel Korunma Sözleşmesi, Nükleer Güvenlik Sözleşmesi gibi birçok uluslararası anlaşmanın altında Türkiye'nin imzası bulunmaktadır.
- 59. Prof.Dr. İbrahim USLU Yenilikçi tasarımlara Örnek. gaz soğutmalı Nükleer Santraller • 1950lerde başlamıştır. , • Nötronların yavaşlatılması için grafit kullanılır. • Malzeme ve Gaz türbini teknolojisindeki gelişmeler, bunları kullanan yenilikçi tasarımlarla yeniden cazip hale gelmiştir.
- 60. Prof.Dr. İbrahim USLU Yenilikçi tasarımlara Örnek: Gaz Soğutmalı Reaktörler • Gaz soğutmalı reaktör tasarımlarında yakıt elemanı olarak küresel veya prizmatik yakıt kullanılmaktadır.
- 61. Prof.Dr. İbrahim USLU Evrimsel tasarımlar Tasarımın adı Tasarımcı firma AP600 Westinghouse (ABD) APWR Westinghouse (ABD), Mitsubishi (Japonya) SWR 1000 Siemens (Almanya) ABWR General Electric (ABD), Hitachi, Toshiba (Japonya) EPR AREVA (Fransa-Almanya) System 80+ ABB Combustion Engineering Nuclear Power (ABD) VVER 640 Atomenergoproject (Rusya) AC-600 China National Nuclear Corporation)
- 62. Prof.Dr. İbrahim USLU Gas soğutmal reaktörler
- 63. Prof.Dr. İbrahim USLU Sodyum soğutmalı reaktörler
- 64. Prof.Dr. İbrahim USLU Kurşun soğutmalı reaktörler
- 65. Prof.Dr. İbrahim USLU Erimiş tuz soğutmalı reaktörler • Yakıt uranyum tetraflorit (UF4) olarak tuz eriğinin içinde çözünmüştür
- 66. Prof.Dr. İbrahim USLU Nükleer Enerji (Bundan böyle fisyon) • Nükleer enerji elektrik elde etmenin yanında tıpta ve sanayide kullanılan izotopların üretilmesinde, gemi ve denizaltının hareket ettirilmesinde kullanılmaktadır. • Fransa’da elektriğin %80′i, ABD’de %20 si nükleer enerjiden sağlanmaktadır.