Nükleer Güç Santrali Nedir

Nükleer Güç Santrali Nedir
Nükleer Güç Santrali NedirNükleer güç insanoğlunun şimdiye kadar bulduğu en yoğun enerji kaynağı olan atom çekirdeği enerjisinin, denetim altında açığa çıkarılmasıdır. Ağır bir atomun çekirdeği fizyon diye bilinen bir süreçle ikiye bölündüğü zaman, çok büyük tutarlarda enerjiyi açığa çıkarır. Bu enerji, bir atom bombasından birden bire, elde edilen buharı türbinlerden geçirerek elektrik üreten bir nükleer reaktörde ise yavaş ve denetlenebilecek biçimde çıkarılır.

Kendiliğinden fizyona uğrayabilen tek doğal element, uranyumdur. Doğada bulunduğu biçimiyle uranyum filizi, iki izotopun karışımıdır: uranyum 235 ve uranyum 238. Bunlardan yalnızca uranyum 235 kendiliğinden fizyona uğrar. (İzotoplar bir elementin değişik kütle ve fiziksel özelliklerde olmakla birlikte aynı kimyasal özelliklere sahip iki biçimidir.) U-235, filizde varolan uranyumun ancak yüzde 0,7’sini oluşturur. Bu tutar, «zenginleştirme» olarak bilinen bir işlemle, yüzde 90 kadarı U-235 olan bir izotop karışımı üretilinceye kadar artırılır.

Yakıt, kendisinin ve fizyon sürecinin zehirli ürünlerinin zararlarından korunmak için kalem biçiminde kaplarda (5) saklanır Yakıt elementleri, dikey olarak yerleştirilir. Böylece, fizyon sonucu ortaya çıkan ısı, aralarından geçirilecek gaz yada su ile alınabilir. Sıcak su yada gaz yakıt elementlerinin arasından geçip onların ısısını aldıktan sonra, soğutucu türbin jeneratörlerinde elektrik üretimi için buhar sağlamada kullanılır.

Denetimli Zincir Tepkimeler

Ancak, reaktörlerin çoğu için yalnızca yakıt ve soğutucu yeterli değildir. U-235 çekirdeğinin fizyonu bir nötron tarafından başlatılır. Nötron, çekirdeğe çarparak onun ikiye ayrılmasına neden olacak derecede sarsılmasına yolaçar. Çekirdeğin ayrılma süreci sırasında iki yada üç nötron daha oluşur. Bu nötronlar fırlayıp başka U-235 çekirdeklerine çarparak bir zincir tepkime ortaya çıkarırlar.

Bir nükleer reaktör (1), her fizyon sonucu üretilen nötronlardan yalnızca birtekinin ikinci bir fizyona neden olacağı biçimde düzenlenmelidir. Ancak o zaman reaktör, değişmez bir hızla duraksamadan çalışabilir. Eğer her fizyo-dan oluşan nötronların ortalama birden fazlası yeni bir fizyona yol-açarsa, reaktör hızlanır ve bombaya dönüşür; eğer fizyon sayısı birden az olursa, reaktör giderek gücünü yitirir ve sonunda durur.

Fizyon sonucu oluşan nötronlar son derece hızla yolalarak (saniyede 16000 km kadar) ek bir fizyona neden olmadan reaktörden ayrılma eğilimindedirler. Reaktörün çalışabilmesi için başka bir U-235 çekirdeğiyle çarpışarak yeni bir fizyona neden olacak biçimde yavaşlatılmaları amacıyla yatıştırıcı adı verilen bir madde kullanılır.

Yatıştırıcılar bir dizi çarpışmayla nötronları yavaşlatan hafif atomlardır. Ticari işletmelerde üç tip yatıştırıcı kullanılmıştır: su, grafit ve hidrojen atomlarının ağır hidrojen yada döteryum atomlarıyla değiştirildiği normal su.

Güvenlik ve Yakıt İkmali

Reaktör, istendiği gibi çekirdek içine yada dışına doğru hareket ettirilebilen nötron emici çubuklar tarafından kontrol edilir. Kontrol çubukları çekildiği zaman emilen nötronlar azalır ve fizyona yol açabileceklerin sayısı arttığı için tepkime hızlanır (2). Reaktörü acele durdurmak için kontrol çubukları çekirdeğin içine olabildiğince çabuk sokulur. Çubuklar nötronları «sünger gibi» emer, fizyona katılanların sayısı azalır, ve reaktör yavaşlar.

Reaktör kazayla sızan herhangi .bir ışınımı emebilecek kalınlıkta beton ve çelik duvarlarla çevrilidir. Ayrıca, tüm sistemin tam olarak güvenli olmasını sağlamak için yakıt elementlerinde yada soğutma sisteminde karşılaşılacak beklenmedik kazalara karşı reaktör, gerekli sistemlerle donatılmış olmalıdır.

Yakıt elementleri tükenince reaktörden çıkarılır ve yerlerine yenileri takılır. İçinde, hâlâ biraz kullanılmamış U-235 bulunan eski elementler bir yeniden işleme tesisine götürülerek bu artıklar içlerinden çıkarılır (3). Bu noktada nükleer reaktör yararlı bir yan ürün verir. Yakıt elementlerinin içindeki ürünlerden biri U-233’in nötron bombardımanı sonucu, yapay olarak yaratılan yeni bir atom yani plütonyum 239’dur..

Plütonyum-239 (Pu-239), tıpkı U-235 gibi kendiliğinden fizyona uğrayabilir. Bu nedenle atom bombaları yapmada yada yeni nükleer reaktörlere yakıt sağlamada kullanılabilir. İlk reaktörler atom bombası üretimi için plütonyum fabrikaları olarak tasarlanmış ve gerçekleştirilmişti. Ancak, plütonyum son derece zehirlidir ve son yıllarda bu elementin bütün dünyada artması bu konuda kaygıların doğmasına yol açmıştır.

Hızlı Üretici Reaktör

En son reaktör tipi olan hızlı üretici (6) de rastlantısal Pu-239 üretiminden yararlanmak için tasarlanmıştır. Bu reaktör uranyumla çalışır. Çekirdeğin dışına kaçan nötronları yakalamaya yarayan bir «üretim örtüsü» vardır ve burada U-238 Pu-239’a dönüştürülür. Bu düzenleme öylesine iyi işler ki, bir hızlı üretici bu işlem sırasında kullandığı yakıttan daha fazla Pu-239 üretir.

Günümüzde tüm reaktörler enerji üretmek için ağır bir atomun ayrışması demek olan fizyon tepkimesinden yararlanırlar. Hidrojen bombasına korkunç gücünü veren öteki nükleer tepkimeyi, yani fizyonu denetim altına almanın çok daha zor olduğu şimdiye kadar yapılan denemelerde ortaya çıkmıştır

. Bu tepkime sırasında iki milyon dereceye kadar ısıtılan hafif atomlar, büyük tutarlarda enerji üreten daha ağır atomlar oluşturacak biçimde kaynaşırlar.

Yorum yazın