NÜKLER REAKTOR NEDİR?
Nükleer reaktörler nükleer bomba değildir. Nükleer bombalar, kontrolsüz nükleer reaksiyon sonucu ortaya çıkan tüm enerjinin çok kısa bir zaman diliminde salınmasıyla çok büyük tahribat verme amacıyla tasarlanmış ekipmanlardır. Bunun sağlanması için çok yüksek zenginlik(%90 ve üzeri ) uranyum gibi nükleer malzeme belli bir dizayn prensibinde kritik kütleyi oluşturacak şekilde bir araya getirilir ve belli bir hedefte patlatılır. Güneşin sıcaklığı dış yüzeyinde takriben 6.000 derece merkezinde ise 12.000.000 derecedir. Atom bombası patlaması sonrasında ise oluşan sıcaklık ise takriben 60.000.000 derce ile 100.000.000 derece arasındadır.
Nükleer reaktörler ise nükleer enerjinin yavaş ve kontrollü şekilde elde edilmesine yönelik olarak tasarlanmış, kısaca denetim altında zincirleme bir Fizyon reaksiyonunun başlatılıp sürdürülebildiği basınçlı ekipmanlardır.
Nükleer reaktörler iki ana ekipmandan oluşur:
1. Nükleer yakıt tüp paketleri
Nükleer yakıt, hap formunda, yaklaşık 1 cm çap ve yüksekliğinde silindirik parçaların birbiri üstüne dizilmesiyle yine silindirik biçimde kapalı sızdırmaz tüpler içindedir.
Sızdırmaz tüplerin dış çapı 11 mm, boyu 4,17 m, zirkolay (zirkonyum alaşımı) malzemeden yapılmış ve malzeme kalınlıkları 0,65 mm dır. Tüplerin görevi soğutma suyu ile nükleer yakıtın temasını önlemektir.
Resim 1: Nükleer yakıt hapları ve sızdırmaz tüpler
Bir yanma paketi 72 adet tüpün aralarından soğutma suyu geçecek şekilde bir araya montajı sonrası oluşturulur.
Resim 2: Bir adet yanma paketi
Fukuşima Nükleer Reaktörünün benzeri olan Almanya’daki Kümmel Nükleer Reaktörü yukarıda görülen 840 yanma paketinin yüksek ısıya dayanıklı paslanmaz çelikten yapılmış bir basınçlı kabın içeresine yerleştirilmesi ile oluşturulmuştur (kaynar su prensibine göre çalışan reaktör). Basınç kabı ve buna bağlı sistemler ise reaktör korunak binası adı verilen betondan veya çelikten yapılmış kubbemsi/küresel yapının içinde bulunurlar. Dolayısıyla, yakıt içinde bulunan radyoaktif maddelerin dışarıya salınmalarını, seramik yakıt, yakıt tüpü, basınç kabı, çelik gömlek ve beton korunak binası, kademeli olarak engellemiş olurlar.
2. Reaktör gövdesi (basınçlı kap)
Resim 3: Bir araştırma reaktörünün dıştan görünüşü
Resim 4: Reaktörün içerden görünümü
FUKUSHIMA NÜKLEER SANTRALI DİZAYN VE ÇALIŞMA ŞEMASI?
Nükleer enerji santrallerinde yanma esnasında oluşan bu çok yüksek sıcaklıkların yanma çubuklarını ve reaktörü eritmemesi için yanma reaksiyonu su içersin de gerçekleştirilir ve devamlı soğuk su ile soğutulur. Bu tip reaktörlerde basınç 71 bar da ve sıcaklık 286 derecede tutulur. Nükleer santrallerin nehir veya deniz kenarında kurulmasının sebebi de budur. Fukushima nükleer santralı aşağıdaki şemada gösterilen prensibe göre çalışan bir nükleer santraldır:
Resim 5: Buharlaşma prensibine göre çalışan santrala ait ekipmanlar
1) Reaktör, 2) Yanma çubukları, 3) Kontrol çubukları, 4) Karıştırıcı pompa,
5) Kontrol çubukları hareket motoru, 6) Doymuş buhar, 7) Besi suyu, 8) Yüksek basınç türbini,
9) Alçak basınç türbini, 10) Jeneratör, 11) Motor, 12) Kondansatör, 13) Soğutma suyu
14) Ön ısıtıcı, 15) Besi suyu pompası, 16) Soğutma suyu pompası, 17) Beton muhafaza,
18) Enerji taşıyan elektrik kabloları
NUKLEER SANTRALLERİN TASARIM HESAPLARI, KULLANILAN MALZEMELER VE İMALAT YÖNTEMLERİ
Resim 6: Bir nükleer santralın kesit görüntüsü
Nükleer santraller yüksek basınç ve sıcaklık altında çalışan cihazlardır. Hesapları uluslararası mevzuat ve standartlara(KTA, 97/23/AT, ASME gibi) göre yapılır ve hesaplarda yüksek emniyet katsayıları kullanılır. Buna bağlı olarak da yüksek malzeme kalınlıklarının işlenmesi gündeme gelir. Kullanılan malzemeler yüksek oranda Krom, Nikel ve Molibdin içerir. Bu malzemelerin imalat ve montaj aşamasında doğru işlenmesi santralın güvenliği için hayatı öneme sahiptir. Malzemeler büyük oranda sac, boru, dirsek, T, redüksiyon gibi yarı mamullerden oluşur. Bunların imalat ve montajı ise kaynaklı imalat yöntemleriyle gerçekleştirilir. Kaynaklı birleştirme esnasında bu malzemelerin tokluğu ve çentik darbe dayanımı düşer. Bu büyüklükteki bir depremde meydana gelen yer hareketleri ve sarsıntılar boru hatlarının kendi içeresindeki veya reaktör ile bağlantılarında çatlama ve kopmalara sebebiyet vermiş ve bunun sonucunda soğutma suyu besleme hatlarının zarar görmüş olması muhtemeldir.
ÇEKİRDEK ERİMESİ VE SONUÇLARI
Nükleer santrallarda, nükleer reaksiyon sonucunda oluşan ısının reaktör içersin de 300 derecenin üzerine çıkmasını önlemek için birçok kademeli ve yedekli koruma önlemleri alınmıştır. Bu kadar tedbir alınmasına rağmen dizayn hataları, kullanım hataları ve son olarak da doğal felaketler alınan bu tedbirleri zaman zaman etkisiz kılmış ve çekirdek erimesine sebep olmuştur.
Reaktörün soğutma suyunun devreden çıkması, reaktör içeresindeki suyun saniyeler içeresinde buharlaşmasını sağlar. O anda reaksiyonu kesici çubukların indirilerek yanma işleminin durdurulması gerekir. Bu başarılamadığı takdirde reaktör içeresindeki sıcaklık yükselmeye devam eder ve saniyeler içeresinde reaktör gövdesi kritik basınç ve sıcaklık değerlerine ulaşır. Reaktör gövdesindeki sıcaklık 550 derecenin üzerine çıktığı andan itibaren basınç yükselmesine de bağlı olarak tehlike başlamış demektir. En geç bu aşamada soğutmanın başlatılabilmesi gerekir. Başlatılamaması durumunda tank gövdesi yarılır ve tehlike başlar.
İlk ticari nükleer güç santralı 1950’lerin ortalarında işletmeye alınmıştır. Nükleer enerji üretimi geçmişine bakıldığında raporlanmış kazalardan Çernobil ve Three Mile Island kazaları çekirdek erimesi ile sonuçlanmıştır.
Resim 7: Patlama sonrası Çernobil Nükleer Santralı üzerinde radyoaktif yüklü bulutlar. 1986 yılında, eski Sovyetler Birliği topraklarında bulunan Kiev şehri yakınlarındaki RBMK tipi, grafit yavaşlatıcılı Çernobil nükleer güç santralında meydana gelen kaza, insan ölümüne neden olmuş ilk ticari nükleer santral kazasındır. Kazanın nedenleri; operatörlerin güvenlik mevzuatına aykırı olarak santralde deney yapmaları sonucunda reaktördeki ani güç artışı ve santral tasarımında derinliğine güvenlik prensibine aykırı olarak, reaktörü çevrelemesi gereken bir çelik/ beton koruyucu küre gövdenin bulunmaması olarak belirtilmektedir. Kaza sonucunda reaktör tamamen erimiş ve patlama (buhar patlaması) sonucunda çevreye büyük miktarda radyoaktivite salımı olmuştur. Değişik kaynaklardan hesaplanmış değerler farklılıklar göstermektedir. Kaza sonucunda itfaiyeci ve tesis çalışanlarından 30 kadar kişi kaza anında ve birkaç hafta içerisinde patlama ve radyasyona maruz kalma nedeniyle ölmüştür. Orta ve uzun vadede ne kadar insanın ölümüne, kaç çocuğun sakat doğmasına veya kanserle yaşamasına sebep olduğu ve olacağı bilinmemektedir. Kazanın olduğu yıllarda çocuk yaşta Beyaz Rusya, Rusya ve Ukrayna da yaşayanlar üzerinde 2005 senesinde yapılan araştırmalarda tiroit bezi kanserinde patlama olduğu tespit edilmiştir. Fukushima Nükleer Santralinden gelen bilgiler kısmı çekirdek erimesinin burada da gerçekleştiği yönündedir. TÜRKİYE İÇİN DERSLER Türkiye de nükleer santral kurma çalışmaları 1960 lı yıllarda başlamıştır. Santral yeri (Akkuyu) tesbit edilmiş ve sadece şantiyenin tabelası asılmıştır. O dönemde santralın imalatı ve montajında görev almak üzere alınan mühendislerin çoğu altmış beş yaşına ulaşmış ve emekli olmuştur. Türkiye de nükleer enerji santrallerinin hesapları, dizaynı, imalatı, montajı ve çalıştırılması konusunda yeterli bilgi birikimi mevcut değildir. Özellikle Çernobil ve Fukuşima santral kazaları bu konuda tecrübe ve bilgi birikimine sahip devletlerin bile nükleer enerji konusunda büyük risk alarak çalıştıklarını göstermiştir. Almanya bir süre daha çalıştırılmasına karar verdiği eski santrallerin işletmesini durdurma kararı almıştır. Türkiye bir deprem ülkesidir. Akkuyu da santralın kurulacağı bölgenin yakınında fay hattı mevcuttur. Bu tip kazalar yalnız çok büyük depremlerde olur demek teknik açıdan doğru değildir. Bu kaza sonucunda nükleer santral karşıtı olmak için bir sebep görmüyorum. Ancak verilen kararların son olaylar ışığında gözden geçirilmesini gerekli olduğu kanaatindeyim. Nükleer santral işleticisi büyük devletler de bu istikamette tedbirler almaya başladılar bile. Halkın ve onların doğacak çocuklarının can, mal güvenliğini ve sağlığını tehlikeye atma hakkı hiç kimsede yoktur diye düşünüyorum. Dipl.-Ing. H. Reşat SARI |
