Amerika Birleşik Devletleri Bakanlığı İki Gelişmiş Nükleer Reaktörü Projelerini Geliştirmek için Kullanacak
Fotoğraf : TerraPowerin nükleer reaktörü erimiş sodyumu soğutma sıvısı olarak kullanacak (mavi) . Erimiş ruz kırmızı hazneden turuncu hazneye ilerleyecek ve reaktör ısınacak.
Can çekişen ABD nükleer enerji endüstrisini canlandırmayı umarak, Enerji Bakanlığı(DOE) bu hafta 7 yıl içerisinde 2 adet ileri teknolojideki nükleer reaktörün yapımına yardımcı olacağını duyurdu. DOE’nin yeni teknolojik reaktör tasarımı programından fon alan tasarımlar, egzotik özelliklere sahiptir. Örneğin; konvansiyonel güç reaktörlerinden daha güvenli ve ekonomik olması için soğutma sıvısı olarak, su yerine sodyum veya helyum ile soğutma proseslerini tamamlayabilecekler.
Idaho Ulusal Laboratuarı Ulusal Reaktör İnovasyon Merkezi direktörü ve nükleer mühendis vasıflarına sahip olan Ashley Finan DOE yetkilileri adına : ‘’Yeni tasarımlar yapmaya ve teknolojiyi ileri doğru götürmeye çalışıyorlar fakat aynı zamanda 7 yıllık zaman çerçevesinde kalmaya çalışıyorlar’’ diyor. Ve ekliyor ‘’ Bu iki reaktör tasarımının da artık uzmanlar tarafından değerlendirilmeye uygun olduğunu düşünüyorum’’
DOE, her bir tesisi devlet katkısı olmadan inşa etmenin toplam maliyetini hesaplayacaktır. Her proje bu yıl 80 milyon dolar alıyor dolayısıyla hazırlanan proje önümüzdeki 5-7 yıl içinde toplamda 400 milyon ile 4 milyar dolar arasında fona sahip olabilecek. Finan , ajansın bu yıl daha az işlevli fikirler için daha küçük ödüller vermeyi planladığını belirtiyor ayrıca kadrosu henüz yayınlanmayan uzmanlardan oluşan bir komitenin birkaç tasarımlarına göre seçilip kadroya eklendiğini söylüyor.
Kazanan iki tasarım aslında kazan olan güç reaktörünün geliştirilmiş hali. Nükleer reaktörün çekirdeğinde, uranyumun yakıt atomlarının bir zincirleme reaksiyonu meydana gelir. Bu reaksiyonda, atomların bölünerek enerji ve nötronları açığa çıkarması sonrasında açığa çıkan bu nötronlar diğer uranyum atomlarını böler. Geleneksel güç reaktörlerinde, zincirleme reaksiyon sonrası ortaya çıkan bu enerji, reaktörün içerisinde bulunan yüksek basınçlardaki soğutma suyunu ısıtır. Basınç altındaki bu soğutma suyu ayrı bir devrede kaynar, ardından türbinleri buhar basıncı yardımıyla elektrik üretmeye yönlendirir.
TerraPower, Inc ve GE Hitachi’nin 345 megawatt’lık Natriyum reaktörü su yerine soğutucu olarak erimiş sodyum metali kullanacak. Sodyum suya kıyasla daha yüksek bir kaynama sıcaklığına sahiptir dolayısıyla soğutucu olarak kullanıldığı takdirde, soğutucunun ayrıca basınçlandırılmasına gerek kalmayacak ve tesisin harcadığı maliyeti gözle görülür oranda düşürecektir. Sodyum, ısısını erimiş tuza aktaracak ve daha sonrasında bu ısı doğrudan buhar jeneratörüne ya da elektrik üretilmek için hazırlanmış depo tankına aktarılacaktır. Konvansiyonel nükleer enerji reaktörlerinin aksine, Natrium reaktörü istikrarlı ve verimli çalışırken veya çalışmazken dahi toplam üretimini hızla arttırabilir. Bu durumda dengelenmesi gereken enerji üreten yenilenebilir enerji kaynakları bile (rüzgar enerjisi, güneş enerjisi) daha istikrarlı çalışabilir.
Bunun aksine eğer X-enerjinin Xe-100 tasarımı kullanılsaydı, uranyum bazlı yakıtını soğutmak için basınçlı helyum gazı kullanacaktı. Bu yakıt geleneksel metal kaplı çubuklarla değil, uranyum içeren seramik ile polimerleşmiş grafit küreleri (çakıl taşları) ile paketlenecekti. Adeta dev bir sakız makinesini andıran reaktör, tam 220.000 çakıl taşıyacak bu çakıllar kolondan yavaşça aşağıya inerek alttaki bölmeden dışarı çıkacaktı.750 C °’a kadar ısıtılan helyum ikincil bir devrede buhar üretecekti. Fiziksel olarak, aslında çakıl taşları eriyemez ve erime riskini de ortadan kaldırır. Her Xe-100 reaktörü, 80 megawatt üretecek ve tesis dört modüler reaktör ile çalışmak zorunda kalacaktı.
Her iki yeni santralde geleneksel nükleer santrallerden daha ucuz ve basit olacaktır. Natrium’daki sodyum soğutucusu basınçsız olduğu için, reaktör geleneksel bir reaktöre göre daha küçük bir depolama alanı gerektirir. Tesiste ayrıca reaktörün ve tesisin depolama tanklarının zıt taraflarında bulunan elektrik üreten kısımlar mevcut olacaktır. Bir TerraPower mühendisi ve Natrium proje tasarımı yöneticisi olan Nara Neider, bu özellikler sayesinde mühendislerin pahalı betonarme kullanımının %80 oranında azaltılmasına onay verebileceğini söylüyor. Aynı zamanda, ’’ Natrium tamamen bir nükleer santrali daha basit hale getirmekle ilgilidir, böylece proses daha verimli olabilir.’’ diyor. Her iki şirkette reaktörleri için henüz saha alanı seçmediklerini belirtiyor.
Her iki reaktörde, klasik tasarımlardan bölünebilir bir izotop olan uranyum-235 açısından zenginleştirilmiş bir yakıt kullanarak ayrılacaktır. Uranyum-235’in yakıtta kullanılması gereklidir çünkü bu izotop zincirleme reaksiyon oluşturmanın anahtarıdır. Buna ek olarak %3,5 derişimli Uranyum-235 yeni üretilmiş veya kullanılmış herhangi bir yakıtın bir nükleer silah olarak kullanımına engel olmak için, su soğutmalı reaktörlerde kullanılmalıdır. Natrium ve Xe-100 reaktörleri, %20 oranında zenginleştirilmiş yakıt kullanacak bu da onların bir miktar yakıt ile daha uzun süre çalışmasına ve daha fazla enerji üretmesine yardımcı olacaktır. Finan, bu tür bir yakıtın şu anda Amerika’da üretilmediğinin fakat mevcut üreticilerin bunu kolaylıkla üretebileceğinin altını çiziyor, bu sözlerine yakıtın silahlara aktarılmasının daha az yakıt ikmali gerektireceği için zor olacağını ekliyor.
Nükleer içeren birçok projede olduğu gibi eski olan yenidir:1950’lerde nükleer enerjinin doğuşundan bu yana mühendisler bir sodyum soğutmalı reaktör ve çakıl yataklı reaktör inşa ettiler.Ama şeytan tasarımın ayrıntılarında gizlidir. Hem TerraPower hem de X-enerji, güvenli ve daha ucuz güçteki reaktörler ile rekabet edebilecek reaktörler yapmayı hedefliyor. Sonuç olarak Neider , TerraPower’in bir Natrium tesisini 1 milyar dolardan daha az bir fiyata pazalamı umduğunu ifade ediyor.
Finan, DOE’nin bu yıl gelişmiş reaktör tasarımları için iki ile beş ödül arası daha ödül verilebileceğini söylüyor. DOE, bu teknolojiler için oyun kurallarını değiştirebilecek seviyede ancak tam olarak gösterime hazır olmadıklarını düşünüyor. Her risk azaltma projesinin ödülü bu yıl 30 milyon dolardan ve 7 yıl içerisinde 400 milyon dolara kadar çıkacak.
ABD’ li nükleer mühendislere göre ABD ’nin sadece bir reaktörü kullandığı 20 yıldan fazla bir süreden sonra yeni ileri seviyede bir reaktör tasarlama olasılığı heyecan verici. Neider ‘‘ En başından beri çalıştığımız şey bu. Heyecanla bekliyoruz ama bu parlak gelecek Kongre tarafından sağlanan fonlara ve yeni bir başkanlık yönetimi olabilecek sistemlerin desteğine bağlıdır.Ve nihayetinde tasarımcılar nükleer enerjinin diğer güç biçimleri ile rekabet edebileceğini kanıtlamak zorundadır .’’diyor. [1]
[1] Science mag (SM)’’ Deparmant of Energy picks two advanced nuclear reactors for demonstration projects’’ Erişim : 16.10.2020, 12:40 PM
Kaynak : sciencemag.org
