Nükleer enerji ve santrallerin çalışma prensibleri, yararları ve zararları yaşanmış kazalar

1. NAME OF PRESENTATION
Company Name
NÜKLEER ENERJİ
ERAY DELİ 11/A 104

2. Nasıl Çalışır?
Füzyon Isıyla Suyun Buharla
Buharlaştırılm Türbinlerin
Patlaması ası Dönmesi

3. Aşamaları
1. Nükleer santralin iç yapısına baktığımızda, uranyumun füzyon
tepkimesine girmesiyle oluşan enerji su buharının çok yüksek
sıcaklıklara kadar ısıtılmasını sağlar.
2. Yüksek sıcaklıktaki bu buhar, elektrik jeneratörüne bağlı olan
türbinlere verilir.
3. Türbin kanatçıklarına çarpan yüksek enerjili buhar, bilinen şekilde
türbin şaftını çevirir ve jeneratörün elektrik enerjisi üretmesi
sağlanır.
4. Türbinden çıkan basınç ve sıcaklığı düşmüş buhar, tekrar
kullanılmak üzere yoğunlaştırıcıya gider, su haline gelir ve döngü
devam eder.
Not: Nükleer santrallerin birincil yakıtı uranyumdur ve bu
yakıt doğada bol miktarda bulunur. İkincil yakıtı ise
toryumdur. Türkiye, Dünya’nın en büyük toryum rezervlerine
sahip ülkesidir.

4. Termik Santral Atıkları:
Atıkların Saklanması
Katı Atıklar; toprağa serpiştirilir ya da deniz tabanına salınır.
Sıvı Atıklar; denize ya da çevredeki akarsuya dökülür.
Gaz Atıklar; Yaklaşık %90’ı filtrelenip katılaştırıldıktan sonra toprağa atılır. Geri kalan havaya salınır.
Nükleer Santral Atıkları:
Katı Atıklar; özel metal kaplarda depolanır ve saklanır.
Sıvı Atıklar; denize ya da çevredeki akarsuya dökülür.
Gaz Atıklar; Su buharı havaya salınır, yoğunlaştırılmışsa denize dökülür.
İki santral tipinde de ısıtılmış su, şebekeye sıcak su olarak verilerek verim yükseltilebilmektedir.
Nükleer santralin ortaya çıkardığı uranyum atığı depolanır ve değerlidir. Çünkü bilimsel çalışmalar bunların defalarca
kullanılabileceğine dair ipuçları içermektedirler. Bu nedenle de dünyada hurda ya da atığı en kıymetli metaller sıralamasında
altından sonra 2. sırada yer almaktadır.
Resim: Kullanılmış yakıt çubuklarını koruma
havuzundaki yerine yerleştirilmesi.

5. Atıklar 35 Yıl Bekletiliyor
Son rakamlara göre ortalama bir nükleer santralinin maliyeti 3-5 milyar dolar arasında değişiyor. Büyük ölçekli bir
santral ise yılda yaklaşık 1.1 GWS(Atatürk Barajı kadar) enerji üretiyor. Bu büyüklükte bir santral yılda ortalama 60 m3
radyoaktif atık üretiyor. Bu teknolojiyi kullanan ülkeler atıkları 70 C varan yüksek ısıları nedeniyle önce santral
yakınlarında bulunan soğuk su havuzlarında 'dinlendiriyor. Bu dinlendirme 5 yıl sürüyor. Ardından ara depolama
safhası başlıyor. Soğuyan radyoaktif maddeler toprak altına gömülmeden önce ışıma oranının düşmesi için genellikle
toprak üzerinde bulunan ara depolarda yaklaşık 30 yıl daha bekletiliyor. Bu depolar 60 cm’lik beton ve çelikten oluşan
duvarlarıyla her türlü deprem, sel ve yangına karşı dayanacak şekilde inşa ediliyor. Son depolama safhasında ise
yaklaşık 35 yıldan beri bekletilen atıklar toprak altına gömülüyor. Bunun için eski ve kurumuş maden ocakları
kullanılıyor. Bu yer altı depolarının derinlikleri ise 200-900 m arasında değişiyor. İşin bu kadar uzun sürmesi atıkların
içerisinde bulunan ağır metal adı verilen maddelerin etrafa yaydıkları radyasyonun azalmamasından kaynaklanıyor.

6. Avrupa'nın Nükleer Atıkları
- Avrupa'da bu atıklardan tam 12 bin ton toprak altında bulunuyor.
- Bu rakama her yıl bin 730 t yeni atık ekleniyor.
- Son verilere göre Avrupa'da halen 145 nükleer santral faaliyet gösteriyor.
- Alman Nükleer Enerji Kurumu'nun rakamlarına göre bu atıkları güvenli olarak ortadan
kaldırmanın yıllık faturası ise 30-35 milyon Euro arasında değişiyor.

7. Atıklar
Sadece OECD(Ekonomik Kalkınma
ve İşbirliği Örgütü) ülkelerindeki
nükleer santraller yılda 1200 milyon
ton CO2 salınımına engel olmaktadır.
Mevcut nükleer santraller kapatılıp
termik santrallerin açılması durumunda
CO2 miktarının %8 artacağı
bilinmektedir.

8. Patlar mı?
 Şu an son teknolojiye sahip 3. nesil reaktörler daha öncekilerin aksine pasif güvenlik sistemlerine
sahiptirler. Bunun anlamı bütün güvenlik sistemleri elektriksiz olarak
çalışabilmektedir(Fukushima’daki gibi personel müdahalesine ya da elektrik hattına gerek yoktur).
 Çift hermetik kap koruması: Bu kapsüllerden ilki 1,2 metre ikincisi ise 1 metre kalınlığındadır.
Aralarında 2 metre boşluk bulunan bu kapsüller reaktörü 9 şiddetinde depreme ya da uçak
düşmesine karşı dahi reaksiyon bölümünü korurlar. Dış kap etkilense dahi iç kaba etki neredeyse
imkansızdır.
 Eriyik Kapanı: En küçük bir sorun yaşandığında dahi işlem halindeki hammadde bu eriyik kapanlarına
geçerek dış dünyayla bağlantıları kesin bir şekilde kesilir. Hiçbir ışınımın ya da etkinin dışarıdan
içeriye-içeriden dışarıya etkisi söz konusu değildir.
 Hidrojen Çözücü: Fukuşima’da aşırı ısınma nedeniyle Hidrojen açığa çıkmış ve reaktörün üstünde
birikerek radyoaktif olmayan patlamaya sebep olmuştu. Fakat yine pasif olarak çalışan Hidrojen
Çözücü sistem sayesinde herhangi bir olumsuzluk olduğunda açığa çıkabilecek herhangi bir miktarda
Hidrojen’i kimyasal etkileşimle kendisine bağlar ve herhangi bir birikmeye mahal vermez.

9. Nükleer Santrallerin Enerji
Üretiminde Tercih Edilişinin
Nedenleri
- Sera gazı etkisi olmaması
- Düşük işletim maliyeti
- Yüksek kullanım kapasitesi
- Yakıt fiyatlarının stabilitesi
- Enerji yoğun üretim
- Santral ömrü uzunluğu

10. Nükleer Santral Tipleri
MAGNOX TİPİ
- 1950’lerde İngiltere’deki Calder Hall’da kuruldu.
- Askeri amaç taşıyordu.
PWR TİPİ
- Basınçlı su soğutmalı santrallerdir.
BWR TİPİ
- Kaynar sulu reaktör.
- Çoğu ülkede kullanılan tiptir.

11. Yakıt Miktarları
1000 Mwe enerji üretimi için; termik kömür santrallerinde 2 milyon ton, termik petrol
santrallerinde 1 milyon ton, nükleer santrallerde ise 25 ton yakıt gerekmektedir.
Bu yakıtların elde edilme masrafları ve madeni kazıların ne kadar yüksek sağlık
tehlikesi oluşturduğunu göz önünde bulundurursak nükleer santrallerin avantajı açık ve net bir
şekilde ortadadır(yaklaşık 80.000 kat daha az yakıt miktarı).

12. Yakıtların Maliyetleri
Görüldüğü üzere diğer
santrallere nazaran çok daha
uygun bir maliyet tablosuna
sahiptir.

13. Karbon Salınımı
Doğrudan Çevresel Etkiye Farklı
Bir Açıdan Bakış
Nükleer enerji, havayı kirletmeyen ve sera
gazları salmayan çok az sayıdaki enerji
kaynağından biridir. Cevher madenciliği dahil
olmak üzere nükleer yakıt çevriminin tüm
aşamalarında ve santral inşasında üretilen
kilowatt saat başına 2.5-5 gram karbon
salındığı öngörülmektedir.
Bu miktar yenilenebilir enerji
kaynaklarınca(rüzgar, hidrolik ve güneş)
salınan miktarlara yaklaşık olarak eşit olup
mevcut fosil kaynakları arasında en temizi
olarak düşünülen doğalgaz santrallerinden 25
– 75 kat daha düşüktür.

14. Doğal Radyasyon Dağılımı
Doğada bulunan radyasyonun
sadece %1’lik kısmını nükleer
endüstri oluşturmaktadır.
Ayrıca sağlık uygulamalarında
kullanılan aletlerin yaydıkları
radyasyonun oranı dahi nükleer
santrallerden daha düşüktür.

15. Santral Tiplerinin Karşılaştırılması
Çalıştıkları Sürece Çevreye Verdikleri Zararlar
100 Megawatt Elektrik Enerjisi İçin 1 Çevreye Bırakılan Atık
Yayılan Radyasyon
Yılda Katı Sıvı Gaz
Soğutmak için 750 ton CO
5560 m3 alınan 45000 ton
kül 777.600.000 SO2
Termik Santral Kişi başına 49 rem/yıl 3500 ton m3deniz 26000 ton
katı suyunun bir NO
parçacık miktar ısıtılmış 250 ton
hali Hidrokarbon
Soğutmak için
İş eşyaları alınan
(eldiven 777.600.000m
3deniz Su Buharı
vs.)
Nükleer Santral Kişi başına 0,48 rem/yıl 0,7m3 suyunun bir
(yoğunlaştırıl
mamışsa)
uranyum miktar ısıtılmış
atığı hali
Görüldüğü üzere termik santrallerin yaydığı radyasyon nükleer santrallerden çok daha fazladır.
Özellikle gaz atık miktarında ve çeşidinde nükleer santraller çok büyük avantajlara sahip olmakla beraber şimdiye kadar küresel ısınmanın
artmasına yönelik hiçbir etkileri görülmemiştir.

17. DÜNYA ENERJİ TALEBİNİN %17’Sİ NÜKLEER SANTRALLARDAN SAĞLANIR
30 ülkede toplam 438 nükleer santral var. Bunların 272'si (yüzde 62) sanayileşmiş ülkelerin
oluşturduğu G-7 ülkelerinde bulunuyor.

18. Dünyadaki Nükleer Santralların
Coğrafi Yerleri

19. NÜKLEER ENERJİDE URANYUMUN
GELECEĞİNE BAKIŞ
Enerji tüketimindeki hızlı artışla birlikte dünyadaki
kömür, petrol, doğalgaz gibi fosil yakıtların en fazla 50 yıl içinde
tükenmesi beklenmektedir. Bu fosil yakıtların çevreye yaydığı CO2 ve SO2
gibi gazlar tüm dünyanın iklimini canlıların yaşayamayacağı bir hale
getirmekte, kömür santrallarından çıkan küllerdeki radyoaktivite de
havada yayılarak solunum ve sindirim yolları ile vücutta
depolanabilmektedir. Mevcut nükleer santralları ise atom bombası için
plütonyum üretmek üzere dizayn edilmiş, daha sonra nükleer enerji
üretimine adapte edilmişlerdir. Bu eski tip santralların atık problemleri
ve kaza olasılıkları nedeni ile insanlık daha temiz, güvenli ve devamlılığı
olan bir enerji kaynağına ihtiyaç duymaktadır.

20. DÜNYADA EN FAZLA 60 YILLIK
URANYUM KALDI
Nükleer santrallerde yakıt olarak zenginleştirilmiş uranyum
kullanılıyor. Dünya üzerinde faaliyet gösteren 465 nükleer santralin
yıllık uranyum ihtiyacı 65 bin ton seviyesinde bulunuyor. Dünyanın
toplam uranyum rezervi ise 11 milyon ton düzeyinde. Araştırmalar
bugün çıkarılan uranyum miktarının talebe göre en çok 60 yıl
yeteceğini gösteriyor. Dünyada 19 uranyum üreticisi var. Bu ülkeler
dünya uranyum üretiminin % 90'ını karşılıyor.

21. Türkiye Birincil Enerji Üretiminde
Kaynak Payları
Hidrolik D. Gaz 1kg uranyumun vereceği
9% 2% Linyit
46%
enerjiyi ancak 25ton kömürün
Diğer yanmasıyla elde edilir.
23%
Uranyum çok daha fazla
enerji üretebilir ama işlem
Petrol Yenilenebilir Taş kömürü sırasında sadece %1'i
11% 3% 6%
kullanılır.

22. Nükleer Santrallerin Türkiye’deki
Gelişim Süreci
Türkiye yaklaşık 50 senedir nükleer teknolojinin ülkeye getirilmesi ve faydalanılması konusunda
hem bilimsel ve teknik, hem de politik sahada çalışmalar yapıyor.
Ülkemizde nükleer santral için ilk yer belirleme çalışmaları 1968 yılında başlamıştır. Akkuyu mevkii
ilk nükleer santral yeri olarak seçilmiştir.
Ülkemizdeki ikinci nükleer santral alanı olarak seçilen yer Sinop’tur. Buradaki ilk araştırmalar ise
1980 yılında başlamıştır.
Türkiye’de etkin durumda olan tek nükleer reaktör; Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim
Merkezinde bulunan TR-2 Araştırma Reaktörüdür.
Ülkemizin ilk Nükleer Santralı Akdeniz kıyısında Mersin'in Gülnar İlçesi, Akkuyu mevkiinde
kurulacaktır.

23. TÜRKİYE İÇİN REAKTÖR SEÇİMİ
Türkiye’de kurulacağı açıklanan nükleer santrallerin reaktör tipi de
tartışma konusudur. Dünyada ağırlıklı olarak CANDU, yani ağır su ile basınçlı
su reaktörleri (PWR) bulunmaktadır. Bu anlamda 1GW elektrik gücündeki bir
PWR reaktörünün maliyeti 2.2 ile 2.5 milyar dolar arasında değişmektedir.
Söz konusu santrallerin elektrik verimliliği daha yüksektir. CANDU
reaktörlerinin ilk yatırım maliyeti diğer reaktörlere göre %10-20 daha yüksek
olan bir teknolojiye sahiptir. Ancak zenginleştirilmiş uranyum yerine doğal
uranyum kullanıldığı için bu tip reaktörlerin işletim maliyeti daha düşüktür.
Türkiye'nin uranyum ve toryum kaynaklarını kullanma isteğine cevap
verebilecek en avantajlı teknoloji olarak CANDU ve enerji hızlandırıcılı (EA)
reaktörler gösterilebilir. Bugün inşa halindeki 27 reaktörün 8'i CANDU’dur.
Hindistan bu tip reaktörlerden 6 tane inşa edilmektedir

24. 1986 SSCB Çernobil Kazası
Yaşanmış Kazalar
Reaktörün 4’üncü ünitesinin 25 Nisan 1986 tarihinde rutin bakım için durdurulması sırasında, elektrik kesintisi durumunda, kalp
soğutmasının sürdürülüp sürdürülemeyeceğini görmek üzere deney yapılmasına karar verilmiştir. Bu deneyin amacı, şebeke elektriğinin
kesilmesi durumunda yavaşlayarak duracak olan türbinin, acil durum dizel jeneratörleri devreye girinceye kadar acil durum ekipmanı ile
kalp soğutma pompalarına yeterli gücü sağlayıp sağlayamayacağının belirlenmesidir.
Deney programında, acil durumlarda kalbin soğutulmasını sağlayan acil durum kalp soğutma sisteminin devre dışı bırakılması
planlanmıştır. Bu durumun kazaya bir etkisi bulunmamakla birlikte, deney boyunca bu sistemin devre dışı bırakılması güvenlik
prosedürlerinin uygulanmadığını göstermektedir. Ayrıca normalde reaktörün kontrolünü sağlamak için 30 kontrol çubuğu gerekli olmasına
rağmen bu deneyde 6-8 kontrol çubuğu kullanılmıştır. Bu durum reaktörün yeterince hızlı şekilde kontrol edilmesi veya durdurulmasını
engellemiştir. Saniyeler içerisinde artan güce karşılık neredeyse tamamı yukarıda olan kontrol çubuklarının kalbe girmesi ve reaktörü
durdurması için geçecek surenin en az 20 saniye olacağı dikkate alınmaksızın deneye devam edilmiştir. Ayrıca, kontrol çubuğu tüplerini
dolduran suyun dışarı itilmesi yüzünden pozitif reaktivite daha da artmıştır.
Deney sırasında yedek pompaların devreye alınmasıyla soğutucu
akışında artış ve bunu takiben buhar basıncında düşüş gerçekleşmiştir.
Normal çalışmada buhar basıncı düştüğünde reaktörü durdurmak üzere
kullanılan otomatik sistem bu deney nedeniyle devre dışı bırakılmıştır.
Soğutma suyunun azalması reaktörü daha kararsız bir duruma getirerek
soğutma kanallarındaki buhar üretimini (pozitif boşluk katsayısı
nedeniyle) arttırmış ve operatörler nominal gücün 100 katına kadar
varan güç artışını önleyememişlerdir.

25. Yaşanmış Kazalar
Sonuç olarak;
Çernobil reaktörünün, güvenlik kültürü eksikliği ile birleşerek tarihin en büyük kazasına yol açmasına sebep olan bazı
önemli tasarım özellikleri bulunmaktadır. Bunlardan ilki, özellikle düşük güçlerde çalışırken, reaktör soğutucusunun buharlaşmasının
artmasıyla birlikte reaktör gücünün yükselmeye başlaması ve bu durumun bir kısır döngüye yol açmasıdır. Bu durumun önüne
geçilebilmesi için ikinci bir kapatma sisteminin bulunması gerekmekte idi. Ancak, böyle bir sistem Çernobil reaktöründe
bulunmamaktaydı. Reaktörün tek kapatma sistemi olan kontrol çubuğu sistemi ise böylesi bir kazayla başa çıkabilecek şekilde
tasarlanmamıştı. Kazanın boyutlarının bu kadar büyümesine yol açan asıl eksiklik ise batı tipi reaktörlerde bulunan ve bu tip bir kazada
radyoaktif maddelerin çevreye salınımını engelleyen koruma kabı binasının bulunmayışıdır. Eğer bu yapı bulunmuş olsaydı böylesi bir kaza
sonucunda bile sadece reaktör kaybedilecekti.
Çernobil kazasından nükleer endüstrinin aldığı en önemli ders
nükleer reaktörlerin tasarımından işletmesine kadar tüm
safhalarda güvenlik kültürünün ne kadar önemli olduğudur. Batı
tipi reaktörlerde, benzeri bir kaza mümkün değildir. Batı tipi
reaktörlerde, radyoaktif maddelerin reaktör dışına çıkmasına
sebep olabilecek herhangi bir kaza meydana gelse bile bu
maddelerin çevreye yayılmasına engel olacak önlemler alınmıştır.
Bu nedenle, Çernobil kazası sonrasında bu tip reaktörlerde
herhangi bir tasarım değişikliğine gerek duyulmamıştır.

26. Yaşanmış Kazalar
1979 ABD Three Mile Island Kazası
1979 yılında ABD’de, Pennsylvania Eyaleti’ndeki Three Miles Island nükleer santrali insan
hatası, soğutma sistemindeki bazı vanaların kapalı unutulması, yüzünden kazaya uğrayınca koruyucu dış
güvenlik kabuğunun sızdırmaz kapısı kapatılarak eriyen reaktör kalbinden sızan çok yüksek radyasyon
bu kabuk içine hapsedilmiştir. Bu kazanın sonucunda Çernobil’de olduğu gibi bir çevre felaketi
yaşanmamış, kimse radyasyon hastalığına uğramamıştır.

27. Yaşanmış Kazalar
Fukushima Daiichi Nükleer Santrali
Deprem ve tsunamiden dolayı santralde, dışarıdan alınan elektrik gücü kaybı yaşandığından ve acil durum dizel
jeneratörlerinin de su baskını nedeniyle çalıştırılamaması sonucu, özellikle 1 numaralı reaktör ünitesinde yakıtların
soğutulmasında sorunlar ortaya çıkmıştır. 1970 yılı sonunda devreye alınan 460 MWe (1300 MWtermik) gücündeki
ünite, Fukushima Daiichi santralının 6 reaktörünün en eskisi ve en düşük güçlü olanıdır.
Bu ünitede yetersiz soğutma sonucu sıcaklık yükselmiş, dolayısıyla buhar basıncı artmış ve aynı zamanda kızgın
metalle temas eden su buharının oksijen ve hidrojene ayrışması* sonucu 12 mart günü bir “Hidrojen Patlaması”
meydana gelmiştir. Bunun bir atomik patlama olmadığı ve böyle bir patlamaya yol açmayacağını söyleyebiliriz.
1971 de faaliyete geçen Fukushima (proje safhası 1960’ta bitirildi) santrali kapatma kararının bu yılın şubatında 10 yıl
ertelenmesinin hemen akabinde faciaya neden olmuştur.

28. NÜKLEER REAKTÖR ÜRETİCİLERİ
AREVA: 1958, Fransız, Framatome kökenli, Siemens’i aldı.
– Kurulu güç açısından en büyük firma.
– 100/303 adet PWR inşa etti.
– Yakıt hazırlama, reaktör tasarımı, inşaat, entrümantasyon, nükleer ölçüm sistemleri, mühendislik alanlarının
tümünde hizmet veren tek firma.
WESTINGHOUSE: 1957, ABD’li, Japon Toshiba 2006’da satın aldı.
- 98 PWR ve 17 BWR inşa etti.
AECL: 1952, Kanada’lı.
- 48 Candu (PHWR) inşa etti.
- Doğal Uranyumla çalışır.
ATOMSTROYEXPORT: Rus, 1998 sonra yeniden yapılandı.
- 30 VVER tipi santralı Bulgaristan, Macaristan, Çek Cumh., Slovakya’ya inşa etti.
GE: 1950, ABD’li, 2007’de %40 hisseyi Japon Hitachi’ye sattı.
- 90 adet BWR ve 10 adet nükleer santral Japonya’da inşa etti.