Bilim ve teknolojideki gelişmelerle Sıfır Riskli Nükleer Reaktörlere doğru atılımlar..
Yüksel Atakan, Dr. Radyasyon Fizikçisi, ybatakan4@gmail.com, Almanya
1986 Çernobil ve 2011 Fukuşima büyük nükleer reaktör kazalarını hepimiz biliyoruz. Çoğumuzun bilmediği ise, bu kazaların, aradan geçen bunca yıla rağmen, neden tekrarlanmadığı? Bunun yanıtını, akıl ve bilimle üretilen teknolojiyi geliştirmekte aramamız gerekiyor. Nükleer reaktörler için gitgide geliştirilen uluslararası (IAEA) standartlara göre kalite kontrolleri yapılarak reaktörler çalıştırılıyor ve geliştirilen otomasyon sistemleriyle kazalar belki daha oluşmadan önlenebiliyor.
Bunlar bizim düşüncelerimiz olmayıp, nükleer teknolojide, özellikle ABD şirketlerinde ve üniversitelerinde sürdürülen gelişme ve uygulamaların, gerçek durumu, yansımaları olarak görülmelidir.
Önce Çernobil ve Fukuşima kazaları nasıl oldu kısaca gözden geçirelimBu iki büyük reaktör kazasıyla ilgili olarak daha önceki yazılarımızda ayrıntılı açıklamalar yaptığımızdan /1/, bu kazaların oluşumuna, burada kısaca değineceğiz.
Çernobil kazası
Çernobil tipi reaktörlerin büyük bir kazayı önleyecek güvenlik sistemlerindeki eksikliklerine rağmen, 1986’daki kaza, normal reaktör personelinin yapmayacağı çok büyük bir hata sonucu ortaya çıkmıştı. Reaktör personeli bir deney sırasında, kontrol çubuklarını yukarı çekerek reaktörün gücünü artırmış (nötronların bor’da soğurularak reaksiyonun frenlenmesini engellemiş) hem de reaktörün soğutma suyu pomplarını durudurarak, reaktörün aşırı ısınmasına ve sonunda büyük felakete neden olmuştu. Böyle bir hatayı ise değil normal reaktör personeli, bu konuda temel bilgileri olan herhangi bir teknisyen dahi yapmazdı. Ayrıca batı tipi reaktörlerinde kontrol çubuklarının belirli bir kritik düzeyden daha yukarı çekilmesi, bunların içten kilitli olması nedeniyle olası değildir. Ayrıca personelin yapabileceği hataları, çok katlı güvenlik sistemleri ve otomatik sistemler anında önleyeceğinden Çernobil tipi kazalar Batı’da ortaya çıkmadı ve çıkmıyor. Örneğin Almanya’da bugün değil, 70’li yıllarda bile Çernobil tipi bir reaktör, henüz proje döneminde (lisanslamada) onay alamaz ve kurulamazdı.
Batı tipi bir reaktörde bir kaza olsa bile, açığa çıkan radyoaktif maddelerin güvenlik kılıfı içinde kaldığı, 1978’de ABD TMI Harisburg kazasında görüldü (Orada kısmen yakıt elemanları ergimişti ama çevreyi bu güvenlik kılıfı, radyoaktif maddelerin yayılmasından korumuştu). Bu teknoloji bugün yapılmakta olan Akkuyu reaktörlerinde de vardır.
Bu nedenlerle Batı tipi reaktörlerde 1986’da Çernobil’deki gibi bir kaza olmuyor ve beklenmez de..
Fukuşima kazası
2011 yılındaki Fukuşima kazasında ise reaktörün uranyumlu kalbi içinde herhangi bir patlama olmadı. 9 büyüklükteki depremde binalar yıkılmadı. Ancak Japonya’daki elektrik direklerinin yıkılması, hatların kopmasıyla santralin elektriği kesildi. Zemin altında, konuşlandırılmaması gereken dizelli ivedi (acil) elektrik üreteçleri de Tsünami suları altında kalınca, su pompalarının çalıştırılamaması nedeniyle, susuz kalan uranyumlu reaktör kalbinin gitgide ısınması ve ergimesi uzun bir sürede oldu. Reaktör binasında hidrojen gazı patlamalarıyla binada çatlaklar oluştu. Radyoaktif maddelerin bir bölümü güvenlik küresi içinde kalırken, bir bölümü de çatlaklardan atmosfere sızdı.
Halbuki Fukuşima reaktörleri daha 1970’lerde yapılırken ABD reaktör güvenlik kurulu, bu tip reaktör binalarının (Containment) basınca dayanamayacaklarını, reaktörlerin işletmeye açılmaması gerektiğini açıklamış olmasına rağmen, bu uyarı gözönüne alınmadı. Benzer uyarı ilgili bilirkişilerce acil elektrik üreteçlerinin de zemin altından, üst katlara çıkarılması gerektiği için defalarca yapılmıştı ama dinleyen olmadı (Bunlar ilgili yazılarımızda ayrıntılarıyla var). Acil durum elektrik üreteçleri üst katlarda olsalardı, su pompaları çalıştırılır, reaktör soğutulur ve kaza da olamazdı.
Nükleer reaktörlerin tarihsel gelişimi nasıl oldu?
I. KUŞAK REAKTÖRLER
I. Kuşak reaktörler 1950-1960’lı yıllarda endüstri için geliştirilmiş ve 1970‘lerde ilk prototip reaktörler olarak piyasaya sunulmuşlardır. Fransa bu süre içinde reaktör teknolojisiyle doğal uranyumun içinde çok az (0,007) oranda bulunan Uranyum 235 yakıtını zenginleştirmek için bir yol bulmuş olarak, U235‘i daha da zenginleştirerek nükleer silahlar da yapabildi.
II. KUŞAK REAKTÖRLER
II.Kuşak reaktörler 1973 petrol krizi sonucu fosil yakıtların fiyatlarının çok yükselmesiyle birlikte enerji piyasasında denge sağlamak düşüncesiyle geliştirildi. Fransa’da bu kuşak reaktörler, ABD teknolojosindeki basınçlı hafif sulu reaktörlerinin (PWR), EDF (Electricity de France) tarafından üstlenilmesiyle ortaya çıktılar.
III. KUŞAK REAKTÖRLER
III.Kuşak reaktörler ‚Güvenlik‘ ve ‚Emniyet’i temel alan özellikle dış etkenlere karşı korunmalı reaktörlerdir. Bu tip reaktörler, Three Mile Island, Çernobil kazalarıyla 11 Eylül İkiz Kuleler saldırısını örnek alarak, bu çeşit olayların reaktörlerde olmamasını sağlayacak önlemlerin, özellikle otomasyon sistemleriyle önlenmesini hesaba katan reaktörleridir. Bu tip reaktörlere bir örnek Avrupa basınçlı su reaktörüdür (EPR).
IV. KUŞAK REAKTÖRLER
IV.Kuşak reaktörlerin, önemli sistemlerinin daha güvenli olmalarıyla ilgili olarak, teknolojide bir dizi araştırma ve gelişmeler sürüyor. Bunları, GIF (Generation IV International Forum) organize ediyor. Bu tip reaktörler nükleer yakıtı daha verimli kullanacaklar, atıkları daha az olacak, ekonomik olarak da daha ucuz ve güvenlik standartları da en üst düzeyde tasarlanacaklar. Westinhouse AP 1000 tipi reaktörler (Sağda Çin için maket resim)
Bu amaçla bugün 100 kadar uzman 130 farklı reaktör tasarımını inceleyip değerlendiriyorlar. Bu tip reaktörlerde %5 -7 gibi zenginçeştirilmiş U235’in kullanılmasına gerek kalmıyor, çünkü reaktör yakıtı olarak doğrudan doğal uranyum (% 99 U 238) kullanılacak.
IV.Kuşak reaktörlerin önemli özelliği, reaktörün yanına yakıt elemanları üretim bölümünden başka, üretilen atıkların geri dönüşümlerinin yapılacağı tesislerin kurulup çalışmaları. Ayrıca bu tip reaktörlerde kullanılacak yakıttan, plütonyum’un ayrıştırılarak nükleer silah yapılması da teknik olarak olası değil. Otomasyon ve diğer pasif önlemlerle de deprem sonucu ve Fukuşima kazası gibi bir kaza da olası değil. Örneğin, Westinghouse şirketinin geliştirdiği AP 1000 tipi reaktörde, reaktör binasının (Containment) çatısındaki, geniş bir depodaki su, reaktörde bir kaza durumunda elektrikli pompalara gerek kalmadan, yer çekimiyle kendiliğinden akarak reaktörün kalbini 2 günden fazla bir süre soğutabiliyor (Bkz Şekil). Bu tip reaktörden Westinghouse 2023’e kadar 10 adet satmış durumda ve bunların 4’ü Çin’de Sanmen and Haiyang‚ da kurulacak /2/.
Sonuç
Akıl ve bilimle yapılan teknolojideki gelişmeler sonucu nükleer reaktörlerde kaza olasılığı (riski) gitgide sıfıra yaklaşıyor. Büyük 1000 MW’lık reaktörlerin yanı sıra, daha önceki yazılarımızda açıkladığımız gibi, küçük modüler reaktörler (SMR)/3/ ve bunların toryum kullanılanları gitgide geliştirilerek, gemilerde ve hatta Bill Gates’in MS Offislerinde kullanılmaları planlanıyor.
Kaynaklar
/1/ Çernobil ve Fukuşima kazaları nasıl oldu? Fizik Müh.Odası Popüler bilim yazıları Y. Atakan
/2/ https://info.westinghousenuclear.com/news/four-westinghouse-ap1000-reactors-in-china
/3/ Küçük modüler reaktörler (SMR) Herkese Bilim Teknoloji dergisi, Y.Atakan HBT Sayı 403 28.12.2023
