Nükleer Santrallarýn Atýk Çeþitleri...

Not : Bu sayfada yer alan tüm resimler, Dünya'da çevre kirliliðine en fazla önem veren ülkelerden birisi olan ve Dünya'nýn en medeni ülkesi olarak tanýmlanan Ýsveç'teki nükleer santrallarýn resimleridir...

Nükleer Güç Santrallerinin Genel Tanýtýmý...

Nükleer Güç Santrallarý ile Termik Santraller birbirleri ile benzer özellikler taþýrlar. Her iki santral tipinde de elde edilen buharýn ýsýl enerjisi türbinde mekanik enerjiye ve mekanik enerji de dejeneratörlerde elektrik enerjisine dönüþtürülerek elektrik üretilir. Bu santraller arasýndaki temel fark buharýn elde ediliþ yöntemidir. Bütün nükleer reaktör tiplerinde bölünmeden açýða çýkan enerji buhar üretiminde kullanýr ve bu buhar üretimi doðrudan reaktörün korunda ya da buhar üreteçlerinde yapýlýr. Bu nedenle nükleer reaktörlerdeki bölünme reaksiyonu termik santrallarda fosil yakýt yakmakla ayný iþleve sahiptir. Ýlk olarak nükleer güç santrallerini tanýtmadan önce bölünme (fisyon) reaksiyonu mekanizmasýný anlatmakta yarar vardýr.

Nükleer reaksiyonda açýða çýkan enerji, temelde U235 izotopunun ya da herhangi bir bölünmeye yatkýn (fisil) izotopun (Pu239, U233) nötronla etkileþmesinden ötürü parçalanmasý olayý sonucunda açýða çýkan fazlalýk baðlanma enerjisidir. Nötronla etkileþen U235 çekirdeði kararsýz hale geçerek, kendisinden daha hafif iki çekirdeðe ayrýlýr ve bu esnada da ortalama olarak iki nötron açýða çýkarýr. Bu reaksiyon sonucu açýða çýkan bölünme enerjisi yaklaþýk 200 MeV'dir. Bu enerji buhar üretimi için soðutucuya aktarýlýr ve açýða çýkan nötronlardan biri bölünmeye yatkýn baþka bir izotopu parçalayarak zincirleme reaksiyonuna sebep olur. Diðer nötron ise reaktör içindeki diðer malzemeler tarafýndan yutulur ya da sistemden kaçar. Nükleer reaktörler bu zincirleme bölünme reaksiyonunun kontrollü olarak yapýldýðý sistemlerdir. Bölünme reaksiyonunun önemini anlamak için 1 kg U235 izotopunun yanmasý sonucu açýða çýkan enerjinin yaklaþýk 1.3 milyon kg kömürünkine eþdeðer olduðunu belirtmek yeterli olacaktýr.

Bölünme reaksiyonu sonucu açýða çýkan nötronlarýn etkili bir þekilde kullanýlabilmesi için bölünmeye yatkýn izotoplarla etkileþme olasýlýklarýný arttýrmak gerekir. Bu nedenle bölünme reaksiyonlarýndan açýða çýkan hýzlý nötronlar moderatör adý verilen yavaþlatýcý malzemeler yardýmý ile yavaþlatýlarak bölünmeye yatkýn malzemelerle etkileþim olasýlýklarý arttýrýlýr. Diðer bir malzeme de yansýtýcý (reflector) dýr. Bu malzeme korun etrafýna yerleþtirilerek nötronlarýn sistemden dýþarý kaçma olasýlýklarýný azaltmak için kullanýlýr. Moderatör malzemesi ayný zamanda yansýtýcýlýk iþlevini de görebilir.

Ýlk kontrollü bölünme reaksiyonu 1942 yýlýnda Amerika Birleþik Devletlerinde inþa edilen CPI Reaktöründe gerçekleþtirilmiþtir. Bu reaktörde yakýt malzemesi olarak doðal uranyum ve moderator olarak grafit kullanýlmýþtýr. Ýlk nükleer reaktörde olduðu gibi nükleer reaktör tasarýmcýlarýnýn reaktör yakýtý için seçimleri doðal uranyum (%0.71 U235, %99.27 U238) ya da %3, %4 oranýnda zenginleþtirilmiþ uranyumdur. Eðer yakýt doðal uranyum seçilirse moderator olarak grafit ya da aðýr su kullanýlmalýdýr.

Günümüzde, elektrik üretimi için kullanýlan santrallarýn büyük bir bölümü Basýnçlý Su Reaktörü (PWR), Kaynar Su Reaktörü (BWR), ve Basýnçlý Aðýr Su Reaktörüdür (PHWR). Bunlardan ilk ikisi, hafif su soðutmalý termal reaktör sýnýfýna girer, moderator ve reflektör malzemesi olarak da hafif su kullanýlýr. Üçüncü reaktör tipi ise dünyada ilk olarak Kanada'da elektrik üretimi için kurulan ve soðutucu olarak aðýr su kullanan Basýnçlý Aðýr Su Reaktörüdür.

Marviken nükleer santralý...

Basýnçlý Su Reaktörü (PWR)...

Basýnçlý su reaktörleri ticari olarak elektrik üretimi için ABD'de kullanýlan ilk reaktör tipidir. Bu tür reaktörlerde korda üretilen enerji birincil devre soðutucu vasýtasýyla kordan çekilir. Ýkincil devrede buhar üreteçlerinden alýnan buhar türbinlerinde geniþletilerek jeneratörde elektrik üretilir. Birincil devre basýncý, soðutucu suyun kaynamasýný engellemek için, 15-16 MPa civarýndadýr. Soðutucunun kora giriþ sýcaklýðý 290-300 ^oC, çýkýþ sýcaklýðý ise 320-330 ^oC civarýndadýr. Reaktör korundan çýkan soðutucu türbinlerde kullanýlan buharýn üretimi için buhar üreteçlerine gönderilir. Reaktörlerin birincil soðutucu devreleri iki, üç ya da dört tane benzer döngüden oluþur. Her bir döngüde bir buhar üretici, bir reaktör soðutucu pompasý ve baðlantý borularý bulunur. Ayrýca reaktör basýncýný kontrol edebilmek için bir basýnçlayýcý bu döngülerden biri üzerinde bulunur.

Yakýt içinde fisyondan açýða çýkan nötronlar soðutucuda yavaþlatýlarak zincirleme fisyon reaksiyonunu saðlarlar. Ayný anda açýða çýkan kinetik enerjinin büyük bir kýsmý yakýt içinde ýsýl enerjiye dönüþür ve bu enerji ýsý iletimi ile soðutucuya aktarýlýr, bir kýsmý ise hýzlý nötronlar tarafýndan moderasyon anýnda moderator vazifesi de gören soðutucuya aktarýlmýþtýr. Reaktör koru dayanýklý bir çelikten yapýlmýþ silindirik bir basýnç kabý içerisinde yerleþtirilmiþtir. Basýnç kabý bu tip reaktörlerin ömrünü kýsýtlayan en önemli bileþendir. Hemen hemen bütün reaktör tiplerinde reaktör basýnç kabý ve soðutucu sistemleri koruma kabý adý verilen çelik bir kabuðun içindedir. Bu çelik kabuk betondan yapýlmýþ ikinci bir koruyucu yapýnýn içerisinde yer alýr. Bu sistem dýþ etkilerden reaktör sistemini korumak ya da reaktörden bir kazadan dolayý açýða çýkabilecek radyasyonun çevreye sýzmasýný önlemek için tasarlanmýþtýr.

"Swedish" BWR...

Kaynar Su Reaktörü (BWR)...

Kaynar su reaktörü dünyada basýnçlý su reaktöründen sonra en yaygýn olarak kullanýlan reaktör tipidir. Kaynar su reaktörleri (BWR) birçok yönden PWR reaktörüne benzemekle birlikte, temel fark reaktör koru içinde kaynama olayýna izin verilmesidir. BWR tipi reaktörlerin diðer hafif sulu reaktörlere göre üstünlüðü reaktör koru içinde doðrudan elde edilen buharýn türbinlere gönderilmesidir. Bu nedenden dolayý BWR reaktörleri doðrudan çevrim ile çalýþýr. Basýncýn PWR tipi reaktörlere göre daha düþük olmasý nedeniyle (7 MPa) basýnç kabý et kalýnlýðý daha düþüktür.

Basýnçlý Aðýr Su Reaktörü (PHWR)...

Basýnçlý Aðýr Su Reaktörleri, Basýnçlý Su Reaktörleri ile benzer özellikler taþýrlar. Aðýr su reaktörü olarak adlandýrýlmalarýnýn nedeni moderator ve soðutucu için aðýr su (D20) kullanmalarýdýr. Bu tür reaktörlerin en yaygýn olarak kullanýldýðý ülke Kanada'dýr. Kanadalýlar son 40 yýlda CANDU (CANada Deuterium Uranium) adýný verdikleri Kanada reaktörünü tasarlayýp geliþtirerek Basýnçlý Aðýr Su Reaktörü teknolojisinde lider olmuþtur. CANDU reaktörlerinde yakýt olarak doðal uranyum kullanýldýðý için zenginleþtirme tesislerine ihtiyaç yoktur. Düþük basýnçta moderator, aðýr su (D20) ve yatay silindir þeklinde bir reaktör kabý vardýr. Reaktör kabýnýn içinde yatay þekilde geçen 380 adet yakýt kanalý bulunur. Yakýt kanallarý doðal uranyum yakýt ve aðýr su soðutucusundan oluþur. Yakýt kanalýndaki yakýt elemanlarý basýnç tüpü içindedir.

Barseback nükleer santralý...

Nükleer Enerji ile Elektrik Üretimi...

Günümüzde geliþmiþ ve geliþmekte olan ülkelerin en önemli gereksinimi enerjidir. Her ne kadar tam bir ölçüt olmasa da ülkelerin geliþmiþlik düzeyleri, üretip tükettikleri enerji ile ölçülür. Bazý ülkeler ürettikleri enerjiyi çok verimli bir þekilde kullanýrlarken, bazýlarý bu konuda o denli baþarýlý olamazlar. Bazý ülkeler de kendileri kullanmadýklarý halde çok miktarda enerji hammaddesi üretirler. Enerji üretim ve tüketiminin çok farklý yöntemleri olsa da, tüm ülkelerin ucuz, bol ve temiz enerji kaynaklarýna gereksinimleri vardýr.

Endüstrileþme ile baþ gösteren buhar gücü gereksinimi dolayýsýyla, kömür kullanýmý büyük bir hýzla artmýþtýr. Daha sonralarý elektrik enerjisinin kullanýlmaya baþlanmasý ve içten yanmalý motorlarýn kullaným alanýnýn geniþlemesi ile elektrik üretiminde kömür ve petrol, çok büyük bir hýzla artmýþtýr. Sonunda endüstri ve çaðdaþ yaþam için en önemli hammadde, fosil yakýtlar olmuþtur.

Fosil yakýtlarýn kullanýmý, çözümü çok zor sorunlarý da beraberinde getirmiþtir. Bu sorunlarýn ilki, tükenen hammadde kaynaklarýdýr. Fosil yakýtlar milyonlarca yýlda oluþmuþ, doðanýn bizlere, daha doðrusu bizden sonraki nesillere bir armaðanýdýr ve sentetik olarak yapýlanmalarý son derece zordur. Çok sayýdaki petrokimya ürünleri spektrumunu inceleyerek petrol ve bazen de kömürün ne denli vazgeçilemez birer doða harikasý olduklarýný rahatlýkla algýlayabiliriz. Kömür petrol kadar bir kimyasal deðere sahip deðildir. Kalitesiz kömürlerin yakýlmasýnýn neden olacaðý sorunlar ortadadýr.

Deniz kenarýnda kurulu bir nükleer santralý...

Fosil yakýtlarýn içerdiði maddelerin büyük bir yüzdesini karbon ve hidrojen oluþturur. Ýçlerinde az da olsa kükürt, yanmayan maddeler ve radyoaktif maddeler de bulunur. Petrol, kömüre kýyasla daha az kirliliðe yol açar. Fosil yakýtlar yakýldýðýnda ortaya doðal olarak CO₂ ve SO₂ gazlarýnýn yaný sýra, radyoaktif maddeler ve kül çýkar. Ortaya çýkan CO₂ gazý sera etkisine, SO₂ gazý ise asit yaðmurlarýna neden olur. Sera etkisinin neden olduðu atmosfer sýcaklýðý artýþý yýllardýr gözlenmektedir. Asit yaðmurlarý bitki örtüsüne ve canlýlara zarar verir. Ýngiltere'de yakýlan kömür yüzünden Finlandiya'nýn göllerindeki balýklar asit yaðmuru nedeni ile ölmektedirler. Radyoaktif maddeler, linyit yataklarý ikincil uranyum madenleri olarak kabul edilir.

Geçtiðimiz günlerde Yataðan'da baþ gösteren radyasyon alarmýnýn nedenlerini kömürün içerdiði radyoaktif maddelerde aramak gerekir. Yakýlan kömürün beþ veya onda birlik kýsmý, kullaným alanlarý çok sýnýrlý olan ve çevreyi kirleten kül olarak atýlýr. Bu küller, Elbistan linyitlerinde olduðu gibi çok uçucu olabilirler. Yanma sýcaklýðýna baðlý olarak kullanýlan havanýn içinde bulunan azot gazýnýn yanmasý ile oluþan NOx gazý, atmosferde ozon ile etkileþime girip ozon miktarýný azaltýr. Ýçten yanmalý motorlar ve doðal gaz santralleri, ozon tabakasýnýn delinmesine istemeden katkýda bulunmaktadýrlar.

Kömür dýþýndaki fosil yakýtlarýn, stratejik önemleri de vardýr. Son petrol ambargolarýnýn dünya ekonomisine yaptýðý etki ve doðal gaz boru hattýnýn geçtiði ülkelerin politik þantajlarý, bilinen birer gerçektirler.

Kontrol odasý...

Nükleer Yakýttan Elektrik...

Nükleer enerjinin hammaddesi olan uranyumun hiç bir endüstriyel kullaným alaný yoktur. Uranyum doðada bol miktarda bulunmaktadýr. Son maden aramalarý sonucu Avustralya ve Kanada'da büyük uranyum yataklarý olduðu çýkmýþtýr. Uranyumun fiyatý bu nedenler dolayýsýyla zaman içinde sürekli azalmýþtýr. Ýkinci bir nükleer hammadde ise toryumdur ve Türkiye, dünyanýn en zengin toryum yataklarýna sahiptir. Nükleer hammaddenin stoklanabilir olmasý, onun petrol gibi ekonomik silah olarak kullanýlmasýný imkansýz kýlar. UO₂'den (uranyum pasý) yapýlan 1 cm çap ve yüksekliðindeki seramik yakýt lokmalarý, üst üste 3,5-4 m uzunluðundaki ince bir metal zarf içine yerleþtirilirler. Elde edilen yakýt çubuklarý, hafif veya aðýr su içeren dik veya yatýk basýnç tanklarý içine yerleþtirilir. Belirli geometrik düzende ve belirli miktarda bir araya gelen yakýt nötronlarýn yardýmý ile fisyon sonucu enerji üretmeye baþlar.

Ortaya çýkan bu çekirdek enerjisi yakýt çubuklarýný ýsýtýr. Yakýt çubuklarýnýn su veya aðýr su ile soðutulmasý ile yüksek basýnç ve sýcaklýkta buhar elde edilir. Buharýn bir türbinde geniþletilmesi ile týpký diðer fosil yakýtlý santrallerde olduðu gibi, ýsý enerjisi mekanik enerjiye,türbinin çevirdiði jeneratör ile de mekanik enerji elektrik enerjisine dönüþtürülür. Nükleer enerjinin kullanýlmaya baþlamasýndan bugüne dek geçen yaklaþýk elli yýl içinde bir çok nükleer reaktör tipi tasarlanmýþ, imal edilmiþ ve çalýþtýrýlmýþtýr; ancak günümüzde ticari olan nükleer santral tipleri çok az sayýdadýr. Hafif su teknolojisi adýný verdiðimiz ve bildiðimiz normal su ile soðutulan reaktörleri kapsayan teknoloji, ve aðýr su teknolojisi adýný verdiðimiz hidrojenin bir izotopu olan deteryumdan yapýlan aðýr su ile soðutulan reaktörleri kapsayan teknoloji, günümüzde ticari olarak kullanýma sunulmaktadýr. Yüksek sýcaklýkta çalýþan gaz soðutmalý reaktörler ve sývý metal soðutmalý hýzlý üretken reaktörler ise, gelecekte kullanýma girmeye adaydýrlar.

Türbin odasý...

Temiz ve Ucuz Elektrik...

Nükleer santraller, normal çalýþma düzenlerinde çevreyi kirletecek hiç bir etki yaratmazlar. Fosil yakýtlý santrallerin aksine, çevreye zararlý olan CO₂, SO₂ ve NO_x gazlarýný salmazlar ve kül býrakmazlar. Fosil yakýtlý santral yerine bir nükleer santral yapýlmasý durumunda, fosil yakýtlý santralin çevreye atacaðý zararlý maddelerin söz konusu olmamasý nedeni ile nükleer santrallerin çevreyi temizlediði de söylenebilir. 1000 MWe gücündeki bir hafif su soðutmalý nükleer reaktörden yýlda yaklaþýk 27 ton (7 m³) kullanýlmýþ yakýt çýkar. Bu miktar, ayný kapasitedeki bir kömür santralinin atýk miktarýna göre aðýrlýk olarak 25-300 bin kere, hacim olarak da 70-80 milyon kere daha azdýr. Hemen belirtelim ki nükleer santrallerin gündelik atýklarý fosil-yakýtlý santrallerin atýklarýna kýyasla yok denecek kadar azdýr ve normal çalýþmalarý sýrasýnda çevreye yaydýklarý radyasyon, nükleer santral civarýnda yaþayan bir kiþinin doðal kaynaklardan almakta olduðu radyasyonun 100 ile 200'de biri kadardýr. Nükleer enerjinin elektrik üretiminde kullanýlmaya baþlamasýndan bu yana ticari nükleer reaktörlerin iþlemesi sonucu ortaya çýkan atýklar, þimdilik santrallerde saklanmakta ve ileri bir tarihte gömülmeyi beklemektedir. Nükleer atýklarýn tehlikesi, kurþun, civa veya arsenik gibi zehirli atýklara kýyasla daha azdýr. Nükleer atýklarýn radyoaktivitesi, zamanla durduðu yerde azalýrken, zehirli atýklar çevreye atýldýklarý ilk günkü gibi kalýrlar.

Normal iþletme sýrasýnda çevreyi hemen hiç kirletmeyen nükleer santrallerin en korkulan yönü, bir kaza sonrasýnda çevreyi temizlenemez þekilde kirletme olasýlýklarýdýr. Nükleer teknolojinin elli yýla yakýn kullaným süresi içinde iki önemli reaktör kazasý olmuþtur. Bu iki kaza birbirinin çok benzeri olmasýna raðmen sonuçlarý ve çevreye etkileri birbirinden son derece farklýdýr. Güvenlik felsefesi önemsenen ülkelerin tasarýmlarýndan biri olan Three Miles Island reaktöründe, tahmin edilen en büyük kaza gerçekleþmiþ; fakat reaktör çalýþanlarý dahil hiç kimse, öngörülen miktarlardan fazla radyoaktiviteye maruz kalmamýþtýr. Çok pahalý bir deney olarak kabul edilebilecek bu kaza sonunda nükleer reaktör güvenliði sýnavdan geçmiþ ve baþarýlý olmuþtur. Diðer taraftan nükleer güvenlik felsefesine önem vermeyen, iyi tasarlanmamýþ bir nükleer reaktörün iyi iþletilmemesinin sonuçlarýnýn ne denli acý olduðunun kanýtý da Çernobil kazasýdýr. Bu kaza, nükleer teknolojiden kaçan ülkelerin bile, istemedikleri halde nükleer kazalarýn zararlarýna katlanmak zorunda olduklarýnýn da bir göstergesidir. Nükleer reaktörlerin maliyetinin yüksek olmasý, bazý ülkelerin nükleer enerjiden uzak kalmalarýnýn baþka bir nedenidir.

Bir güç santralinden elde edilen elektriðin maliyeti, temel olarak o santralin inþaatý ve elektrik üretir hale gelmesi için, yapýlmasý gereken yatýrým maliyetini, ömrü boyunca santralin verimli çalýþmasýný saðlamaya yönelik iþletme ve bakým giderlerini ve elektriðin üretiminde kullanýlan yakýtýn temini için gerekli yakýt maliyetini içerir. Bir santralýn ekonomik olmasý için üretilen elektriðin satýlmasý sonucu elde edilen gelirin, en azýndan maliyetini karþýlamasý ve ayrýca diðer elektrik üretimi seçeneklerine göre daha ucuz olmasý gerekir.

Oskarshamn nükleer santralý...

Elektrik maliyetine etki eden harcamalar deðiþik zaman dilimlerinde yapýlmakta; oysa elektrik üretimi santralin ömrü boyunca gerçekleþmektedir. Enflasyonun olmadýðý sabit bir para birimi ile, bir santralin tüm ömrü boyunca yapýlan harcamalarýn bugünkü deðerinin o santralde üretilen elektriðin bugünkü deðerine oraný, bize ortalama bir elektrik maliyeti verecektir. Elektrik üreticisi, ürettiði elektriðin fiyatýný bu ortalama maliyete eþit olarak seçerse, yaptýðý tüm harcamalarý, paranýn bugünkü deðeri göz önüne alýnarak karþýlayabilecektir. Bu maliyet, yaklaþýk olarak ayný koþullarda çalýþan sistemlerin karþýlaþtýrýlmasýný da olasý kýlar.

Nükleer santraller genel olarak ilk yatýrým maliyetleri yüksek, yakýt ve iþletme giderleri düþük santrallerdir. Yatýrým maliyetleri ise, elektrik maliyetinin yarýsýndan fazlasýna denk gelmektedir. Bir santral inþaatýnýn baþlangýcý ile devreye girmesi arasýnda tipik olarak altý ila sekiz yýl civarýnda bir süre geçmesi gerekmektedir. Nükleer santrallerden elde edilen elektriðin maliyetinin azaltýlmasýnda en önemli iki etmen, inþaat süresinin gerekli standartlara uyularak azaltýlmasý ve ilk yatýrým maliyetinin düþürülmesidir.

Yakýt giderleri reaktör tipine göre deðiþmektedir. Bazý reaktörler zenginleþtirilmiþ yakýt kullanmakta; bazýlarý ise doðal uranyuma dayalý yakýtlar kullanmaktadýr. Zenginleþtirme, yakýt maliyetini artýrýr. Ayrýca kullanýlmýþ yakýtlarýn ne þekilde depolanacaðý ve bunun tahmin edilen maliyeti de, yakýt maliyetini etkileyecektir. Fakat genel olarak yakýt giderlerinin toplam maliyet içerisindeki payý az olduðu için, bu etki o kadar büyük deðildir. Yakýt giderlerinin toplam maliyet içerisindeki payýnýn düþük olmasý nedeniyle gelecekte uranyum fiyatlarýnda veya zenginleþtirme fiyatlarýnda olabilecek deðiþiklerden üretilen elektriðin maliyeti pek etkilenmeyecektir. Yani bir nükleer santral bir kez kurulduktan sonra ürettiði elektriðin maliyeti yaklaþýk olarak sabit kalabilir. Toplam yakýt gideri ise reaktörde üretilen toplam enerji ile orantýlý olacaktýr. Ýþletme ve bakým giderleri doðal olarak reaktörden reaktöre deðiþmektedir, ayrýca reaktörün iþletildiði ülkenin koþullarý da etkili olmaktadýr. Elektriðin maliyeti, toplam harcamalarýn bugünkü deðerinin üretilen enerjinin bugünkü deðerine oranýdýr. Bir nükleer santralde iþletme ve yakýt giderleri düþük olduðu için, o santral ne kadar çok çalýþýrsa üretilen enerjinin maliyeti de o kadar düþecektir. Bir santralýn yük faktörü, belirli bir zamanda ürettiði enerjinin ayný zaman diliminde, tam kapasitede çalýþarak üreteceði enerjiye oranýdýr. Dolayýsýyla nükleer santraller, büyük yük faktörleri ile çalýþtýklarýnda daha ucuz elektrik üreteceklerdir.

Santralin ekonomik ömrü tamamlandýktan sonra sökülmesi için gerekli yatýrým, genel olarak ilk yatýrým maliyetlerinin içerisinde pay ayrýlarak göz önüne alýnýr. Sökülme için gerekli maliyetin toplam elektrik maliyeti içersindeki payý %1 civarýndadýr. 1000 MWe gücünde bir nükleer santralýn ekonomik ömrünün sonunda sökülmesi için yaklaþýk 100 milyon dolar civarýnda bir kaynak gerekmektedir. Bu kaynak,miktar olarak çok büyük olmasýna karþýn, bir nükleer santralin bir yýlda ürettiði elektriði satarak elde edeceði gelirden daha azdýr.

Þu ana kadar söz ettiðimiz maliyetler, belirli bir reaktör tipi ve çalýþma koþullarý göz önüne alýndýðýnda doðrudan tahmin edilebilen maliyetlerdir. Aslýnda bunlara ek olarak, gerek maliyetin niteliði gerekse de veri yokluðundan dolayý tahmin edilmesi oldukça zor olan maliyet bileþenleri vardýr. Büyük bir kazanýn maliyeti bunlara bir örnektir. Gerçekleþme olasýlýðý her yüz bin reaktör yýlý iþleyiþte bir olan kazanýn etkilerinin getirdiði maliyet, 200 milyar dolar civarýnda ise , reaktör baþýna bu maliyet yýlda 2 milyon dolar civarýndadýr. Yani düþük olasýlýða sahip böyle bir kazanýn getirdiði bir yýllýk mali risk, elektrik maliyetinin %1'i kadar olmaktadýr. Three Mile Island kazasýnýn yol açtýðý dýþ etkilerin maliyetinin 26 milyon dolar, Çernobil kazasýnýn toplam maliyetinin ise 14 milyar dolar dolayýnda olduðu tahmin edilmektedir.

Atýk yakýtýn taþýnmasý...

Nükleer Atýklar...

Hiçbir yakýt enerji üretmek üzere yakýldýðýnda yok olmaz; ancak "atýk" adýný verdiðimiz baþka formlara dönüþür. Bu kömür için de böyledir; uranyum için de. 1000 MWe gücündeki bir hafif-su soðutmalý nükleer reaktörden çýkan kullanýlmýþ olarak %95.5 uranyumdioksit, %3.5 fisyon ürünleri (atom aðýrlýklarý farklý izotoplar), %0.9 plütonyum ve %0.1 uranyum-ötesi elementler (neptünyum,amerikyum,küriyum) içerir. Yani orijinal yakýtýn yalnýzca %4.5'i eksilmiþtir; bu eksilen kýsmýn yerini reaktörde çeþitli nükleer reaksiyonlar sonucu oluþan fisyon ürünleri, plütonyum ve uranyum ötesi elementler almýþtýr. Kullanýlmýþ nükleer yakýtlarý iþleyerek (reprocessing) uranyum ve plütonyumu geri kazanmak olasýdýr. Bu durumda geriye fisyon ürünleri ve uranyum-ötesi elementlerden oluþan bir karýþým kalýr; iþte bu karýþýma, Yüksek Aktiviteli Nükleer Atýk adý verilir. Eðer kullanýlmýþ nükleer yakýtlarýn yeniden iþlenmesi yolu benimsenmezse - bu ispatlanmýþ bir teknoloji olmasýna raðmen oldukça külfetli ve ekonomik açýdan tartýþmalý bir iþlemdir - o zaman kullanýlmýþ yakýtýn kendisi Yüksek Aktiviteli Nükleer Atýk (içerdiði yüksek radyoaktivite nedeniyle) olarak nitelendirilir.

Yüksek Aktiviteli Nükleer Atýklarýn, insan ve çevreye zarar vermeyecek þekilde tasfiyesi önemli bir konudur. Bilimsel çevreler, nükleer atýk tasfiyesini yeni bir teknoloji gerektiren teknik bir problem olarak görmedikleri halde, kamuoyu, nükleer atýklarý diðer endüstriyel atýklara kýyasla yaþamý ve çevreyi daha fazla tehdit eden bir unsur olarak algýlanmaktadýr. Bu durum nükleer teknolojiye sahip geliþmiþ ülkelerde, yüksek aktiviteli nükleer atýklarýn tasfiyesi konusunda alýnmasý gereken politik kararlarý geciktirmiþ ve sorunun "çözülmemiþ bir problem" olarak da algýlanmasýna neden olmuþtur. Örneðin Amerika' da kömür yakmaktan kaynaklanan hava kirliliðinin her yýl 10,000 ölüme yol açtýðý ve bu durumun nispeten "çözülmüþ bir sorun" olarak görüldüðü düþünülürse, nükleer atýklarýn tasfiyesini "çözülmemiþ bir problem" olarak ele almak da pek doðru deðildir.

Yüksek Aktiviteli Nükleer Atýklarýn yeryüzünün 500 ile 1,200 m altýnda özel olarak seçilmiþ jeolojik oluþumlarda inþa edilecek büyük bir maden iþletmesini andýran depolara (repository) gömülmesi planlanmakta ve bu konudaki çalýþmalar sürmektedir. Yer seçiminde jeolojik ve çevresel faktörler (yeraltý suyu hareketleri, kaya yapýsý, erozyon, sel, deprem ve volkanik hareketler, doðal kaynaklar, nüfus yoðunluðu, vb.) dikkate alýnýr. Yeraltýna gömülü nükleer atýklarýn biyosfere ulaþmasýný saðlayabilecek tek mekanizma, yeraltý suyu hareketleri olduðundan, jeolojik oluþumun yeraltý suyundan özellikle uzak olmasý istenir. Jeolojik ortam olarak granit, bazalt, tuz ve tüf yeterli özelliklere sahip bulunmuþtur. Kullanýlmýþ nükleer yakýtlar son derece radyoaktif olmalarýnýn yaný sýra, soðutmayý gerektirecek ölçüde ýsý da üretirler ve bu nedenle de reaktörden alýndýktan sonra havuzlarda su ile soðutularak muhafaza edilirler. Tasfiye öncesi kullanýlmýþ yakýtlar, önce paslanmaz çelik (veya titanyum) silindirlere konur, sonra bu silindirler metal muhafazalara konur ve yeraltýndaki tünellerde (veya odalarda) açýlmýþ deliklere yerleþtirilirler. Deliklerin üstüne bir týkaç konur ve dolgu malzemesi (muhtemelen kil) ile kapatýlýr. Yeraltý deposu dolunca tüneller de doldurulur ve depo kapatýlýr; böylece de ek bir koruma saðlanmýþ olur.

Kullanýlmýþ yakýtlar, içerdikleri uranyum ve plütonyumu geri kazanmak üzere iþleme tabi tutulurlarsa, fisyon ürünleri ve uranyum ötesi elementlerden oluþan bir sulu atýk çözeltisi elde edilir. Bu çözelti kuruyana kadar buharlaþtýrýldýktan sonra yüksek sýcaklýkta cam eriyiði ile karýþtýrýlýp metal silindirler içine boþaltýlýr ve soðuduðunda katýlaþýp camsý bir yapý (camlaþtýrýlmýþ atýk) oluþturur. Cam, suda kolay çözünmeyen, uygun mekanik özelliklere sahip, binlerce yýl kararlý olarak kalabilen, nispeten ucuz ve iþlenmesi kolay bir malzeme olduðu için günümüzde nükleer atýk formu olarak tercih edilmektedir. Camlaþtýrýlmýþ nükleer atýk ile dolu silindirler, bir metal muhafaza içine konup yeraltý deposundaki deliklere yerleþtirilirler. Yukarýdaki plan yeni bir teknoloji gerektirmemektedir ve bu planýn uygulanmasýnda teknik ve ekonomik zorluklardan çok, politik kararlar ve bu kararlarýn hayata geçirilmesinde karþýlaþýlan güçlükler etkili olmaktadýr.

Nükleer atýklarýn derin jeolojik oluþumlara gömülmesi konusunda en sýk sorulan sorulardan bir tanesi þudur: "Acaba radyoaktivite bir yolunu bulur da tekrar yeryüzüne döner mi? " Bunun tek yolu, yeraltý suyunun deposuna ulaþmasýdýr. Jeolojik oluþumu seçerken en fazla dikkat edilen noktanýn, yeraltý suyuna olan uzaklýk olduðunu hatýrlatalým; en azýndan bin yýl boyunca bu oluþumlara yeraltý suyunun ulaþmayacaðýndan emin olabiliriz. Yine de diyelim ki yeraltý suyu jeolojik oluþuma ulaþtý; önce yeraltý deposunu çevreleyen jeolojik ortamý ve sonra muhafazalar etrafýndaki dolgu malzemesini (dolgu malzemesi kil olduðundan,ýslandýðýnda þiþerek suyun geçiþini iyice zorlaþtýrýr) geçmesi gerekir. Daha sonra metal muhafazayý ve metal silindiri aþmalý ve suda zor çözünür olmasý dikkate alýnarak seçilmiþ camý çözmelidir. Böylece nükleer atýklar suyuna bulaþýrlar. Nükleer atýkla kirlenmiþ yeraltý suyu da ayný yollardan tekrar geçerek (bu sýrada jeolojik ortamýn ve dolgu malzemesinin bir filtre rolü oynayacaðý da unutulmamalýdýr) biyosfere ulaþmalýdýr. Son olarak yeraltý suyunun son derece yavaþ (ortalama 30 cm/gün) hareket ettiði ve yerin 1 km altýndan yeryüzüne çýkabilmek için kaya tabakalarý arasýnda yaklaþýk 80-100 km yol kat ettiðini (günde 30 cm'den 30 km gitmek 730 yýl alýr) belirtelim. Tüm bunlara raðmen, atýklar, tehlikeli seviyede radyoaktivite içerdikleri süre içinde yeryüzüne ulaþmanýn bir yolunu bulabilir mi? Belki de bulabilirler. Ancak diðer enerji üretim sistemlerinin atýklarýn yarattýðý riskler göz önüne alýndýðýnda, burada söz konusu olan risk, yüzlerce kere, örneðin kömür yakmakla karþýlaþtýrýldýðýnda yaklaþýk 1400 kez daha azdýr.

Kor eritme simülasyonu...

Nükleer Reaktörlerde Güvenlik Sistemleri...

Nükleer santrallerdeki güvenlik sistemleri santralin cinsine göre deðiþmekle beraber bazý ortak özellikler taþýmaktadýr. Bunlar su þekilde sýralanabilir :

Güç, soðutucu akýsý ve radyasyon ölçüm sistemleri yedeklidir : Örneðin iki pompanýn yeterli olduðu bir sistemde, uçuncu bir yedek pompa bulundurulur böylece pompalardan birisinde bir arýza meydana gelirse bu uçuncu pompa otomatik olarak devreye girerek güvenliði saðlar. Bu sýrada bozulan pompa onarýlýr.

Çok aþamalý fisyon tutucu sistem : Yakýtta fisyon sonucu oluþan ürünlerin dýþarýya çýkmasýna engel teþkil eden pek çok engel vardýr. Örneðin bir basýnçlý hafif su reaktörünü ele alýrsak: Seramik yakýt yapýsý bir engel oluþturur; yakýtý saran zirkaloy zarf ikinci bir engeldir;bu yapýdan dýþarýya, fisyon sonucu oluþan radyoaktif maddeler çýkamaz;bu zarfýn etrafýnda hem nötronlarý yavaþlatýr hem de yakýtý soðutan su geçer ve uçuncu bir engel oluþturur. Butun bunlarýn içinde bulunduðu çelik basýnç kabý dördüncü engeldir. Butun bunlarýn dýþýnda da biyolojik kalkan vazifesi gören kalýn beton katman vardýr böylece dýþarýya radyasyon çýkmamasý garanti altýna alýnýr. Butun reaktör sistemlerini içine alan içi çelik dýþý beþ metre kalýnlýðýnda betondan yapýlmýþ güvenlik kabý vardýr. Three Mile Island ve Çernobil kazalarýnýn sonuçlarý arasýndaki büyük fark bu yapýdan kaynaklanmaktadýr.

Reaktörün istendiði zaman yada acil bir durumda otomatik olarak kapanmasýný saðlayan sistemler : Örneðin CANDU (Kanada döteryum uranyum reaktörü) iki kapatma sistemi içerir; bunlardan birisi nötron yutucu kontrol çubuklarýnýn reaktör içine sokulmasý ile çalýþýr; ikinci sistem ise basýnçlý kaplardan reaktör içine sokulmasý ile çalýþýr; ikinci sistem ise basýnçlý kaplardan reaktör içersine gadolinyum nitrat enjekte edilmesi ile reaktörün zehirlenmesini saðlar. Bu iki sistem birbirinden baðýmsýz olarak ayni anda devreye girer.

Birbirinden baðýmsýz olarak çalýþýp ayný isi yapan sistemler : Örneðin reaktör gücü birkaç deðiþik sistemle ölçülür bunlar þunlardýr soðutucunun giriþ ve çýkýþ sýcaklýklarý ölçülerek güç hesaplanýr nötron akýsý ölçülerek güç belirlenir. Bu sistemlerin çalýþma prensipleri tamamiyle birbirinden farklýdýr böylece birisinde bir hata olduðu takdirde diðerine güvenilebilir.

Acil durum kor soðutma sistemi : Reaktörün kapatýlmasýný gerektiren acil bir durumda otomatik olarak devreye girer ve reaktörün soðutulmasý saðlar.

Reaktörün güvenliðini saðlayan sistemlerin mümkün olduðu kadar yapýsal olmasýna gayret edilir; örneðin reaktörü kapatan kontrol çubuklarý tavana elektromýknatýslarla baðlýdýr bunlara giden enerji kesildiðinde yerçekiminin etkisiyle çubuklar doðal olarak düþer ve reaktörü kapatýr. Butun bu sistemlere ek olarak her reaktör tipinin kendine özgü güvenlik sistemleri de vardýr.

Chernobyl reaktör kazasý...

Plütonyum Ne kadar Tehlikelidir ?...

Ýkinci Dünya Savaþýndan sonra ortaya çýkan iki süper güç, nükleer silahlar sayesinde, nerede ise yarým yüzyýla yakýn bir süre boyunca dünya barýþýný ve kendi çýkarlarýný korudular. Sovyetler Birliðinin ekonomik ve sonra da politik olarak çökmesi, nükleer silahlar ile saðlanan ve hiç de saðlam olmayan Dünya barýþýný, umulmadýk bir þekilde olumsuz yönde etkilemeye baþladý.

Son zamanlarda radyoaktif madde kaçakçýlýðý ilgili haberler, basýnda artan bir sýklýkla yer almaya baþladý. Önceleri, ne olduðu ve ne için kullanýldýðý bir türlü saptanamayan, kýrmýzý civa pazarlandýðý haberleri yer aldý. Bu malzemenin, nükleer teknolojide yeri olmamasýna karþýn, nükleer silah yapýmýnda kullanýldýðý öne sürülerek astronomik fiyatlarla satýldýðý belirlendi. Ardýndan, metal uranyum çubuklarýnýn pazarlandýðý haberleri basýnda yer aldý. Kýrmýzý civa olayýnda olduðu gibi, asýlsýz iddialar ortaya atýlarak; bu malzemeler için de astronomik fiyatlarýn talep edildiði öðrenildi. Son olarak da, yasadýþý bir plütonyum piyasasýnýn varlýðý haberleri, hemen herkesi rahatsýz etmeye baþladý. Önce miligramlar mertebesinde, daha sonra da 300 g kadar plütonyum, Almanya'da ele geçirildi. Gazetelerde yer alan haberlere göre kaçakçýlar, 4 kg kadar plütonyumu pazarlamayý planlýyorlardý. Alman ve Avrupa basýný,Ruslar' ýn tüm itirazlarýna karþýn, nükleer araþtýrma merkezlerinin sonuçlarýna dayanarak bu plütonyumun kaynaðýný, Rusya olarak belirlendiler. Bunun üzerine Ruslar, nükleer silah depolarýnda ve nükleer madde kasalarýnda herhangi bir eksiklik olmadýðýný ýsrarla belirtmekle beraber, kaçakçýlýk olayýnýn soruþturulmasýnda iþbirliðine yanaþtýrýlýr.

Kýsaca hatýrlattýðýmýz bu radyoaktif madde kaçakçýlýðý haberlerinden sonra akla gelen ilk soru,sözü edilen bu radyoaktif maddelerin gerçekten ne denli tehlikeli olduklarýdýr. Ýkinci önemli soru ise, bu maddelerin ne kadarýnýn, kimlerin elinde, toplu katliamlara yönelik nükleer silahlara dönüþtürülebileceðidir.

Nükleer Silahlar...

Nükleer silahlarý askeri açýdan çok çekici kýlan, bu silahlarýn birim aðýrlýklarý baþýna, patlamasý ýrasýnda ortaya çýkarttýklarý enerjidir. Bir bombanýn patlamasý sonucunda ortaya çýkan enerji, çok kýsa bir süre içinde, yakýn çevresindeki ortamý ýsýtarak bir þok dalgasý yaratýr. Bu þok dalgasý, çevreye, dolayýsýyla da hedefe zarar verir. Bir bombanýn tahrip gücü, patlama sonucu çevreye eþit derecede zarar verecek kimyasal bir patlayýcý olan trinitro-tolüen' in (TNT) aðýrlýðý cinsinden verilir. Kimyasal patlayýcýlarýn çevreye zarar ile nükleer bir patlayýcýnýn vereceði zarar arasýnda binler veya milyon mertebesinde bir fark vardýr. Örneðin, Amerikan Minuteman-III Kýtalar Arasý Balistik Füzesi içinde bulunan, her biri 170 kt gücünde, aðýrlýðý yaklaþýk 400 kg' dan az olan W62 nükleer baþlýklarý,patlama sonucu 170,000 ton TNT' e eþdeðer bir enerji açýða çýkarýrlar. Diðer yandan, dünyadaki en güçlü nükleer bombalar, Çinlilerin CSS-4 sistemleri olup; güçleri 5-10 Mt (5-10 Milyon ton TNT' ye eþdeðer) dolayýnda, aðýrlýklarý ise 5 tondan azdýr.

Nükleer silahlarý, güç-aðýrlýk oranlarý çekici yapmaktadýr. Askeri dilde taþýma platformlarý olarak anýlan, uçak veya füze teknolojisine sahip uluslar için nükleer patlayýcýlar, çok uzaklardaki hedefleri vurabilme olanaðý vermeleri açýsýndan büyük önem taþýmaktadýrlar.

Nükleer silahlarýn caydýrýcý rolünün bir göstergesi,yarým yüzyýla yakýn bir süredir bozulmayan Dünya barýþýdýr. Nükleer silahlara sahip bir ülke, benzer bir saldýrýnýn kendisine de yapýlacaðý kabusu ile yaþamak zorundadýr. Bu nedenle nükleer silah sistemleri, "sac ayaðý" olarak tanýmlanan, bir üçlü sistemden oluþur. Ýlk sistem, düþmanýn Kýtalar Arasý Balistik Füze (KABF) silolarýný hedef alan KABF sistemidir. Bu sistem, planlanmýþ bir saldýrýda ya da saldýrý karþýsýnda savunma amacý ile kullanýlabilmektedir. ABD ve eski SSCB, karþýlýklý olarak ilk saldýrýda bulunmama garantisi vermiþ ve KABF sistemleri salt kendilerine yapýlacak bir saldýrý karþýsýnda kullanma kararýný benimsemiþlerdir. Bir nükleer savaþýn ilk yirmi dakikasýnda, KABF' lerin çoðunluðunun imha edilmesi ve bunlarýn çevreye çok büyük zararlar vermesi olasýlýðýna karþýlýk,daha çok intikam alma amacýna yönelik olan Denizaltýndan Atýlan Balistik Füzeler (DABF) sistemi geliþtirilmiþtir. Bu füzelerde, KABF baþlýklarýna oranla daha güçlü olan çok sayýda nükleer patlayýcý vardýr ve füze silolarý yerine kentleri hedef alýrlar. Kýsacasý nükleer güçler,karþý tarafýn sivil halkýný rehin almaktadýrlar. Üçüncü sistem ise, KABF ve DABF sistemlerinin arasýnda devreye girebilen, insan kumandasý ile çalýþan ve gerektiðinde geri çaðrýlabilir nükleer silahlar taþýyabilen bombardýman uçaklarýdýr.

Agesta nükleer santralý...

Nükleer Bomba Nedir ?...

Nükleer bombalarýn çalýþma ilkesi,iki ayrý tür çekirdek tepkimesine dayanýr. Aðýr çekirdeklerin parçalanmasý, yani fisyon olayý ile enerji üreten nükleer bombalara, yanlýþ bir terim olmasýna karþýn, Atom Bombasý denilmektedir. Diðer bir bomba tipi ise, açýða çýkardýðý enerjinin çoðunluðu hafif çekirdeklerin kaynaþmasýna; yani füzyon tepkimesine dayanan, termonükleer bomba ya da Hidrojen Bombasýdýr. Henüz geliþtirilme aþamasýndaki çok yeni tasarýmlar dýþýnda, termonükleer bombalarýn ateþlenmesinde fisyon tepkimesinden yararlanýlýr. Diðer bir deyiþle hidrojen bombasýnýn tetik mekanizmasý bir atom bombasýdýr. Dolayýsýyla nükleer silahlarýn yapýlabilirliðini incelemede, atom bombasý yapýmý için gerekli malzeme ve teknolojinin neler olduðunun belirlenmesi yeterlidir. Fisil, yani bölünebilir madde adýný verdiðimiz uranyum izotoplarýndan U-233 ve U-235 ile insan yapýsý olan plütonyum izotopu Pu-239, nükleer silahlarýn ham maddeleridir. Uygun miktar ve geometride bir araya getirilen bu malzemelerde fisyon tepkimesi, bir nötron kaynaðý yardýmý ile baþlatýlýr. Kaynaktan çýkan bir nötron, fisil madde ile fisyon tepkimesine girerek, fisil maddenin çekirdeðinin parçalanmasýna yol açar. Bu tepkime sonunda, yüksek kinetik enerjiye sahip (fisil maddenin çekirdeðine göre) iki hafif çekirdekten baþka, iki veya üç tane de nötron ortaya çýkar. Ortaya çýkan bu nötronlardan bazýlarý, sistemdeki diðer fisil çekirdeklerle fisyon tepkimesine girmeksizin sistemi terk ederler. Sistemden kaçan nötronlarýn fisyon tepkimesine girenlere oraný, sistemin fiziksel büyüklüðü ile ters orantýlýdýr. Fisyon tepkimesinden çýkan nötronlardan bir kýsmý ise, fisil maddede veya sistemdeki diðer maddelerde fisyon yapmayacak tepkimelerle yutulurlar. Sýzma ve yutulma kayýplarýndan arta kalan nötronlar yeniden fisyon tepkimesi yaratýrlar. Eðer sistemde yeterli fisil madde varsa ve seçilen geometri uygunsa, art arda geliþen (zincirleme) fisyon tepkimeleri sonucu, sistemdeki nötron sayýsý zamanla artar. Hýzla oluþan bu zincir tepkimeler sonucu, çok büyük bir ýsý açýða çýkar. Sýcaklýðý artan sistem genleþme eðilimi gösterir ve sistemden sýzan nötronlarýn oraný artar; bunun sonucu olarak da zincirleme tepkimeler sona ere. Dolayýsý ile, nükleer bomba tasarýmýnda en önemli konu, malzeme ve geometri seçiminin, zincirleme tepkimeyi mümkün olduðunca uzun süre devam ettirecek þekilde yapýlmasýdýr.

Nükleer sistemler tasarlanýrken, nötron sýzýntýsýnýn en aza indirilebilmesi amacýyla genelde küresel geometri yeðlenir. Küre, bütün geometrik cisimler içinde,hacim baþýna en az yüzeye sahip olanýdýr. Tümüyle fisil maddeden oluþan bir kürenin çapý büyüdükçe,sýzan nötronlarýn oraný azalmaktadýr. Kullanýlan fisil malzemeye baðlý olarak deðiþen, belli çaptaki bir kürede her bir fisyon olayýndan doðan nötronlardan en az biri, yeni bir fisyon tepkimesine yol açarak, zincirleme tepkimelerin oluþmasýný saðlar. Böyle bir sisteme kritik kütle adý verilir. Kürenin çapý,kritik çaptan büyük ise, her bir fisyon olayý, birden fazla fisyon tepkimesine yol açar. Bu durumda zincirleme tepkimeler artarak devam eder. Bu tip sistemlere kritik-üstü adý verilir. Kürenin çapý kritik deðerinin altýndaysa, zincirleme tepkimeler oluþmaz ve böyle sistemler kritik-altý sistemler adý ile anýlýr.

Nükleer bir bombanýn yapýmý sýrasýnda kritik kütle oluþturacak kadar fisil maddeyi bir küre halinde bir araya getirmeye çalýþmak, patlamaya yol açar. Bu nedenle, nükleer silahlarýn içine konan fisil madde, normal koþullardaki yoðunluðunda zincirleme tepkimeye izin vermeyecek kadar küçük bir metal küre halindedir. Bu metal küre, bombanýn patlamasý için, kimyasal patlayýcýlar yardýmý ile sýkýþtýrýlarak, çok daha yoðun; ancak daha küçük bir küre haline getirilir. Kürenin yoðunluðunun artmasý ile nötron sýzýntýsý azalýr ve çok hýzlý geliþen zincirleme tepkimeler,nükleer patlamaya neden olur.

Bir nükleer bombanýn yapýmý için, yalnýzca fisil malzemeye sahip olmak yeterli deðildir. Fisil maddeden yapýlmýþ kürenin sýkýþtýrýlabilmesi için, kimyasal patlayýcýlarý senkronize olarak ateþleyecek düzeneklerin yapýmý, bu alanda ileri bir teknolojiye sahip olmayý gerektirmektedir.

Reaktör...

Fisil Madde...

Nükleer bombalarda kullanýlabilecek fisil maddelerden günümüzde en çok tercih edileni, plütonyumdur. Nükleer silahlara sahip olan bütün ülkelerin bombalarý plütonyumdan yapýlmýþtýr. Plütonyumun (daha doðru kullanýmý ile Pu239'un) fisyon baþýna ürettiði nötron sayýsý, diðer fisil maddelere oranla daha fazladýr. Bu da, daha az malzeme ile kritik kütle elde edilebilmesine olanak verir. Pu239, yarý ömrü 24 000 yýl olan kararsýz bir çekirdek olmasý nedeni ile, doðada bulunmaz. Doðal uranyumun %99.3'ünü oluþturan ve fisil olmayan bir izotop olan U238' in nükleer reaktörlerde nötronlarla ýþýnlamasý ile elde edilir. Pu239 üretebilmek için bir nükleer reaktör ve bir kimyasal ayrýþtýrma tesisi gerekirken; U235, ancak çok pahalý olan izotop zenginleþtirme yöntemlerinin kullanýlmasý ile elde edilebilir. Nükleer bomba hammaddesi olarak kullanýlabilen diðer fisil madde U233, doðada bulunmadýðýndan, yine Pu239' a benzer yöntemlerle üretilebilmektedir. U233 üretimi için, toryumun doðada bulunan tek izotopu olan Th232, bir nükleer reaktörde nötronlarla ýþýnlanýr. Daha sonra kimyasal ayrýþtýrma gerektiren bu iþlem, ortaya çýkan yan ürünlerin daha fazla radyoaktif olmasýndan dolayý Pu239 üretiminden daha zordur. Bu nedenle pek kullaným alaný bulamayan bu izotop, nükleer silah sahibi devletler için cazip bir alternatif deðildir. Fisil uranyum izotoplarý,yalnýzca nükleer silah teknolojisine gizlice girme amacý taþýyan az geliþmiþ ülkelerin ilgi duyabileceði maddeler olabilir.

Reaktör havuzu...

Plütonyum...

Glenn Seaborg tarafýndan 1940 yýlýnda keþfedilen 94 atom numaralý bu element, yapay olarak üretilmektedir. Doðada eser miktarlarda bulunan ve saptanmasý bile çok güç olan Plütonyum, kimyasal olarak aktenitler sýnýfýna dahildir. Uranyumun 238 aðýrlýklý kararsýz U239 çekirdeði, art arda iki beta ýþýmasý yaparak Pu239' a dönüþür. Bir nükleer reaktörde bulunan U238 çekirdeklerinin tümünün, nötron yutar yutmaz reaktörden çýkartýlmasýna olanak yoktur. Bunun sonucu oluþan plütonyum uzun bir süre nötron bombardýmaný altýnda kalýr. Pu239, nötronlarla fisyon tepkimesine girebildiði gibi; nötron yutup gama ýþýmasý yaparak daha aðýr bir izotop olan Pu240' ý oluþturur. Pu240 fisil bir izotop olmadýðýndan, reaktörde uzun süre bekleyen Plütonyumun nükleer silah yapýmý açýsýndan kalite düþer. Pu240 da nötron yutarak, nükleer silah yapýmý için Pu239 kadar elveriþli olmayan daha aðýr plütonyum izotoplarýnýn (Pu241 ve Pu242) açýða çýkmasýna neden olur. Elektrik üretiminde kullanýlan nükleer santrallerde, yakýtlar uzun süre reaktörde kaldýðý için, bu santrallerden elde edilecek plütonyum, nükleer silah yapýmýna uygun deðildir. Askeri amaçlý plütonyum (Pu239 bakýmýndan zengin), özel olarak tasarlanmýþ reaktörlerde, U238'in ýþýnlanmasý ile üretilir.

Ele geçirilen Plütonyumun analizi, izotop üretim reaktörlerinin yapýsý ve kimyasal süreçlere iliþkin verilerle birleþtirildiðinde, Plütonyumun kaynaðý ile ilgili çýkarýmlar yapýlabilir. Nükleer silah üretiminde, genellikle %90'nun üzerinde Pu239 içeren plütonyum kullanýlýr. Bu zenginlikte plütonyumdan yapýlacak en ilkel bomba için en az 10 kg plütonyuma gereksinim vardýr. Daha geliþmiþ bir tasarým ile bu miktar, 4kg'a kadar indirilebilir. Bir nükleer bomba yapýmý için gerekli fisil malzeme miktarýný azaltmak, ancak teknolojideki deneyim ve ilerleme ile olasýdýr. Baþka bir deyiþle, nükleer bomba yapmak için plütonyum elde eden tarafýn, çok geniþ tarafýn, çok geniþ teknolojik olanaklarýn yaný sýra deneyime de sahip olmasý gerekmektedir. Terör örgütlerinin, ele geçirecekleri bir kaç kilo plütonyum ile nükleer bir silah yapmalarý son derece zor olacaktýr. Yine de kaçak olarak elde edilebilecek plütonyum, nükleer silahlar konusunda uzun süre çalýþma yapmýþ, geliþmekte olan ülkeler için cazip olabilir.

Basýnda son zamanlarda yer alan Almanya'da ele geçirilmiþ birkaç miligram veya 300 g plütonyumun, askeri bir deðeri yoktur. Bu miktarlarda plütonyum ile nükleer silah yapmaya olanak yoktur. 4 kg dolayýndaki miktarlar ise, çok düþündürücü olabilir. Gerekli teknolojiye sahip ülkeler için bu miktarlar, nükleer silah yapmaya yeterli olabilecektir. Ne var ki nükleer silah konusunda düzenli bir program yürütme þansý olmayan terör örgütleri için, çok daha büyük miktarlar gerekmektedir.

Chernobyl reaktör kazasý...

Plütonyum Zehirleyici mi ?...

Ne yazýk ki sansasyon yaratma amacý güden bazý basýn kurumlarýnýn gerçekle baðdaþmayan telkinleri ve konunun uzmaný olmayan kiþileri kaynak göstererek verdikleri bilgiler doðrultusunda, kamuoyunda plütonyumun nükleer silah yapýmýnýn yaný sýra zehir olarak da kullanýlabileceði yolunda genel bir kaný oluþtu. Gerçekten de zehirli bileþikler oluþturabilen bu elementin, zehirlilik boyutunu incelemekte yarar vardýr. Plütonyumun zehirleyici özelliði, insan vücuduna hangi yolla ve hangi kimyasal bileþik halinde girdiðinde baðlýdýr. Dünya atmosferinde halen,nükleer patlamalar sonucunda buharlaþarak, kullanýlmayarak açýða çýkan beþ ton kadar plütonyum bulunduðu tahmin edilmektedir.

Nükleer silahlar geliþtikçe, içlerine konan Plütonyumun daha büyük bir çoðunluðunun fisyon tepkimesinde kullanýlmasýna karþýn, geçmiþteki nükleer denemeler de göz önüne alýnýrsa, ortalama olarak nükleer bombalardaki Plütonyumun yaklaþýk %20'sinin kullanýldýðýný söylemek olasýdýr. Dünya atmosferinde böylesine çok miktarda bulunan tahmin edilen plütonyumdan, bugüne kadar hiçbir insanin zehirlendiði bildirilmemiþtir. Yinelenmek gerekirse plütonyum zehirleyici özelliði, insan vücuduna hangi yolla, hangi kimyasal bileþik halinde girdiðine baðlýdýr. Madeni haldeki Plütonyumun zehirleyici özelliði çok düþük olduðundan, birkaç kg plütonyum, terör örgütlerinin amaçladýklarý toplu ölümleri saðlamaya yeterli olmamaktadýr. Solunum dýþý yollarla vücuda giren plütonyum, çok daha zehirli olabilir. Öte yandan piyasa da çok daha ucuza, çok daha etkili zehirli kimyasal bileþikler elde etmenin olasý olduðunu vurgulamak gerekir.

Hiç bir terör örgütü, zehir olarak kullanma amacý ile plütonyum elde etmeye çalýþmayacaktýr. Terör örgütlerinin ilgisini çeken, akut ölümlere yol açan, çabuk etki gösteren silahlardýr. Bu tür kimyasal bileþikleri elde etmek veya küçük atölyelerde birkaç kiþiden oluþan gruplarla üretmek, plütonyumdan zehir üretmeye oranla çok daha ucuz ve kolaydýr.

Kaynak : TÜBÝTAK, Bilim ve Teknik, Sayý 319