Herkese merhaba. Bugün sizlerle biraz nükleer fizik hakkında konuşmak istiyorum. Devasa yapılar olan nükleer reaktörler bir çoğumuzun ilgisini çekiyor fakat hakkında izlediğimiz belgeseller, okuduğumuz kitaplar bazı teknik terimleri çok sıkça kullandığı için, biraz yabancı kalabiliyoruz. Şimdi olabildiğince yalın bir bakış açısıyla bazı önemli gördüğüm kavramları incelemek istiyorum.
Öncelikle, nükleer nedir?
Nükleer kelimesi genel olarak “bir atomun çekirdeğini” referans alan teknik bir terimdir ve çekirdek ile ilgilenir. Haliyle, nükleer reaktör denildiğinde aklımıza “atom çekirdeklerinin değişime uğramasını sağlayan ve bunun sonucunda çok yüksek miktarlarda enerji üretebilen büyük bir sistem” akla gelmelidir.
Bir nükleer reaktör nasıl çalışır?
Bu soruyu cevaplayabilmek için, öncelikle “fisyon” terimini açıklamalıyız. Fisyon, çekirdek bölünmesi anlamına gelir ve bir tepkime sonucu oluşur. Nükleer reaktörlerin çekirdeklerinde enerji üretimi fisyon prensibine dayanmaktadır. Reaktör çekirdeğinde “radyoaktif çubuklar” yer aldığında, fisyon olur ve sonucunda yüksek enerjiler açığa çıkar. Radyoaktif çubuklar, içi uranyum ile doldurulmuş uzun metal tüplerdir ve reaktörün temel birimlerindendir.
Çekirdekte yer almış olan radyoaktif çubukların içindeki Uranyum-235 atomlarına, nötronlar yollanır. Nötron bir Uranyum-235 atomunun çekirdeğine çarptığında, uranyum 235 atomu bu nötronu yutar ve kararsız olan (çekirdeği zamanla dağılan) Uranyum-236 atomuna dönüşür ve çekirdeği bölünür. Bölünme sonucunda yeni nötronlar ve çekirdekler meydana gelir. Yeni oluşan nötronlar, bir başka çekirdeğe yeniden çarparak sistemi zincirleme bir reaksiyona yani “fisyon” kavramına sokar.
Eğer bu zincirleme reaksiyonu kontrol etmezsek, bu bir atom bombasına dönüşür fakat nükleer reaktörlerde bu reaksiyonlar kontrollü bir şekilde yapıldığından dolayı, tehlike açısından bir problem bulunmamaktadır. Uranyum-235 yerine, Uranyum-234 veya 238’de kullanılabilir fakat bu iki atomun bölünmesi için gereken nötron enerjisi çok daha yüksektir. Bu sebeple tercihimiz Uranyum-235 kullanmaktan yana oluyor.
Nükleer santrallerde kısaca 2 döngü vardır. Birisi içinde reaktör olan döngü yani radyoaktif diğer döngü ise içinde türbin ve diğer yardımcı elemanların olduğu döngüdür. Bu iki sistem birbirine karışmaz. Sürekli bir devirdaim içindedir. İlk sistemin amacı reaktörü soğutmak ve ısıyı 2. döngüye aktarmak. Isı transferi büyük ısı esanjorleri tarafından gerçekleştirilir. Buhar jeneratöründe üretilen doymuş kızgın buhar türbinlere aktarılır. Burada amaç ısı enerjisi kinetik enerjisine dönüştürmektir. Türbinlere sağlamış olduğumuz buhar ile türbinlere bağlı olan jenaratörler ile de elektrik üretiriz. Burada verebileceğim önemli bir bilgi şudur: Eğer reaktörün çekirdeğinde sızıntı gerçekleşiyorsa, çekirdeğe giren ve radyoaktif çubuklar ile temas eden su radyoaktif kalıntılar taşıyor demektir. Bu bizim kaçındığımız bir durumdur.
Yeni nesil nükleer santraller çok güvenlidir. Neredeyse kullanılan tüm sistemlerin yedek sistemleri mevcuttur. Ayrıntılı bilgi almak için bu yazıyı okuyabilirsiniz: nükleer santral nedir