Nükleer Santralların Gelişmesi ve Bugünkü Durumları

Santral Gücünün Büyümesi

20 Aralık 1951, nükleer enerjiden ilk elektriğin üretildiği gündür. E.B.R.-1 ismiyele anılan deneysel reaktöre ilave olunan küçük bir jeneratör, yanyana dizilmiş dört ampülü aydınlatmıştır. Söz konusu olay “Milli Reaktör Deneme İstasyonu – Idaho” da ve harpten sonra bu ülkede yapılan ilk reaktör üzerinde gerçekleştirilen bir göstergedir.

5 MW gücünde ilk nükleer gösteri santralı APS –1 Obninsk (Moskava) da 1954 Haziranı’nda elektrik üretmeye başlamıştır. Halen çalışmakta olan bu küçük reaktöre nükleer santralların atası gözüyle bakılmaktadır.

1950’lerin geri kalan dönemi hep küçük gösteri santralları ile geçti. Bunlar geleceğin daha büyük santralları için yaşanması gereken birer deneyim olmuşlardır. Aralarında, o sıralar pek kızışan silahlanma yarışına plutonyum yetiştirenler de vardı. Bu gibiler için elektrik üretimi adeta ikinci planda idi.

1980 Nisanında hizmete giren Dresden – 1 (ABD) yalnız elektrik üretimi için kurulmuş ilk ticari santraldır. 207 MW, ile nükleer santral birim gücünü bir hamlede iki katına çıkarıyordu. Sözü uzatmamak bakımından aradaki kademeleri atlayarak,1970’lerin ikinci yarısında ulaşılan tavanın 1300 MW, olduğunu söyleyelim. Günümüzde her nükleer reaktör tek başına bir “Keban”dır.

Santral birim gücü büyüdükçe üretilen elektriğin mahiyeti düşer. Örneğin, 1000 MW, reaktör elektriği, 600 MW, gücündeki reaktörün üçte iki fiyatına üretir.

Sayısal Gelişme

1954  ortalarında göstermelik bir nükleer santralin ilk kez çalışmaya başladığını söylemiştik. 50’li yılların geri kalan bölümü ekonomik büyüklükte santralların hazırlığı içinde geçti.Nitekim ekonomik büyüklükte ilk ticari santral 1960 yılında devreye girmiştir.ondan sonra , yerden adeta mantar bitercesine ,nükleer santral yükseldiği görüyoruz.1960-70 döneminde ortalama her iki ayda bir ,1970-80 döneminde her üç haftada bir nükleer santral kordelası kesilmiştir.Yıl 1982 ye geldiğinde dünyada 272 nükleer santral kurulmuş bulunuyordu ve asıl şaşırtıcı olan neredeyse bir o kadarının da kurulmakta veya kuruluş hazırlıkları içinde oluşuydu.Dünyanın bir nükleer şantiye olduğunu söylemek abartma sayılmaz.

Tablodan da görüldüğü gibi nükleer santral sayısının ve kurulu gücünün beşer yıllık dilimler halinde gelişmesini incelersek bu telaşın niye olduğu sorusuyla karşı karşıya kalmaktayız.

Cevabı çok basit:uyanık uluslar petrolün tükeneceği günlere hazırlanıyor.Petrol tüketimi özellikle 2.Dünya Savaşından sonra tırmanarak gelişmiş, fakat bir taraftan  da yeni rezervler keşfoluna gelmiştir.Klasik Orta Doğu ve Teksas rezervlerine sırasıyla Kuzey Afrika,Güney Amerika , Alaska ve Kuzey Denizi rezevleri katılmıştır.Fakat 1968 yılından beri petrol alanlarına önemli bir katkı olmamıştır.1973 yılından itibaren roket tırmanışıyla yükselen petrol fiyatları en zengin ülkelerin dahi dış ödemeler dengesini sarsmıştır.Nükleer elektrik daha ucuz ve güvenilir hale gelmiştir.

Bunca yatırıma rağmen 1982 yılı başında dünya elektriğinin ancak %9 oranı nükleer kaynaklı idi.

Tablo 1-3 Nükleer Elektrik Santrallarının Gelişmesi(Dünya)

Nükleer Santralların Ülkelere Dağılımı

Buhar makinesi,lokomotif,otomobil,uçak ve daha niceleri ilk kez hangi ülkelerin hizmetine girmişlerse nükleer enerji de önce o ülkelerin konforuna katılmıştır.Her yenilik gibi nükleer elektrikte de zengin işidir..Dünyada nükleer kurulu gücünün yarısı Kuzey Amerika kıtasında ,dörtte biride Batı Avrupa’dadır.Bunlara yeni zengin Japonya’yı da katarsanız nükleer kurulun gücün %85’i eder.Sovyet Rusya ve beş müteffiki %11’i oluşturur.Dünyanın kalkınmakta olan yörelerinin bu yeni teknolojiden şimdiye kadar alabildikleri pay sadece %4’dür.

Dünyanın geri kalmış yöreleri ne bugün ve ne de gelecekte nükleer teknolojinin önemli bir alıcısı olmayacaktır.Halbuki enerjiye asıl o yörelerin ihtiyacı vardır.Ve daha da tuhafı dünya reaktörlerinin önemli bir bölümü o yörelerden gelen uranyumla çalışmaktadır.Takvim yaprakları 1980’lere dönerken Afrika ve Avustralya kıtalarında  çalışan nükleer santral henüz yoktu.Güney Amerika kıtasında sadece 1,Asya’nın güney şeridinde 4 nükleer santral faaldi.Yapılmakta olanların sayısı ise adı geçen yörelerde toplam 16’yı buluyordu.

Dünya elektriğinin günümüzde %9’unun nükleer kaynaktan üretildiğini belirtmiştik.Zengin ülkelerin ortalaması %16’dır.İsviçre elektriğinin %25’ini ,Belçika %35’ini nükleer santrallardan sağlamaktadır.

Durumu elverdiği halde nükleer enerjiye el atmamış iki ülke Avusturalya ve Norveç’tir.Her ikisi de enerji zengini olduğu için nükleer katkıya gerek duymamıştır.Üstelik Avustralya zengin bir uranyum satıcısıdır.Fakat enerji bakanının 1980 mayısındaki beyanına göre en azından gelecek on yıldan önce nükleer santral kurmak niyetinde değildir.Kömür kendilerine yeterli olacaktır.Norveç Avrupa’nın en zengin hidrolik potansiyeline sahipken kıta sahanlığında gene Avrupa’nın en zengin doğal gaz yataklarını ve petrolünü bulmanın mutluluğuna erişti.Kullandığı enerjiden fazlasını satan bir ülkedir.Avrupa’nın tek enerjisi dışsatımcıdır.

Türkiye nükleer çağa henüz adım atmamıştır.Fakat nükleer elektrik kullanmadığımızı söyleyemeyiz.Bulgaristan’dan satın aldığımız elektriğin bir bölümü hiç şüpesiz bu ülkenin ilki1974 yılında işletmeye giren 3 nükleer santralinden gelmektedir ve dördüncü santral da kuruluş halindedir.

Doğu komşumuz İran Şahlık döneminde Almanya’ya beheri 1200 MW_e gücünde iki ve Fransa’ya beheri 900MW_e gücünde iki olmak üzere 4 büyük nükleer santral sipariş etmişti.Sözleşmelere göre 1980’den başlayarak her yıl santrallardan birisi işletmeye girecekti.Ancak 1979 şubatında yönetimi alan devrim hükümeti Şah’la yapılmış sözleşmeleri tanımadı.Onun için koca sipariş belirsiz geleceğe terk edildi.

Batı toplumu nükleer enerjiye ’dikeni’ni bahane edip reddetmiştir.Radyoaktivitenin abartılan tehlikelerinden ürkmüştür.Tepki giderek büyümüş işi engelleyecek boyutlara ulaşmıştır.Nükleer santral şantiyelerinin bir bölümü kapanmış diğer bölümünde de işler çok yavaşlamıştır.Hatta bittiği halde kapısına kilit vurulan (Avusturya’da) nükleer santral vardır.Demokrasi ülkelerinde kamuoyu gücünü nükleer tartışmada denemiş politikacılara ve teknokratlara karşı birinci raundu kazanmıştır.Nükleer büyümeyi frenlemeyi başarmıştır.Batı dünyasında 1973-80 arasında işletmeye alınması programlanan santralların ancak yarısı bitirilmiştir.

Petrol fiyatlarının ani oynaması elektrik şirketlerini topluca nükleer enerjiye yöneltirken halk giderek artan tepkiyle buna karşı koymuştur.Sonunda siparişleri sıfıra indirmeyi başarmıştır.1970’li yılların ikinci yarısında grafiği hala sıfır çizgisinin üzerinde biraz üzerinde olan ülkelerden alınan üç-beş sipariştir.

Epitermal Reaktör:Gemi Reaktörü Temel Bilgiler

Yarı yavaşlatılmış (epitermal) nötronlarla çalışan bir reaktör tipidir.Fisyondan doğan hızlı nötronları tam yavaşlattıktan sonra kullanan reaktör tipine de termal reaktör denir.Söz konusu iki reaktör termalde aynıdır.Dolayısıyla bir reaktörün yapısı ve işleyişi ikisi içinde geçerlidir.Termal ve Epitermal reaktörler arasındaki farklar sadece yapısal ayrıntılardır.

Epitermal reaktör küçük ve hafif reaktör yapmak ihtiyacından doğmuştur.Bu sayede nükleer reaktör denizaltı teknesinin dar hacmine sığdırılabilmiştir.

Küçük ve hafif reaktör yapabilmenin ilk koşulu U-238 safrasından arındırılmış saf U-235 yakıt kullanmaktır.Nitekim nükleer tahrikli denizaltılar %90’ın üzerinde zenginleştirilmiş (bomba kalitesinde) uranyum kullanırlar.Yakıt böylesine zengin olunca fisyon zincirinin sürmesi için nötronun yavaşlatılmış olması hiç önemli değildir.Bilindiği gibi atom bombasında bu zenginlikteki yakıt hızlı nötronlarla patlatılabilmektedir.Ancak geminin uskurunu döndürebilmek için nükleer yakıt içinde oluşan ısının dışarı alınıp buhar halinde türbine verilmesi gerekir.Bu nedenle reaktör kalbinin içinde su dolaştırılması zorunludur.Reaktör kalbini soğutma amacıyla dahi olsa su girince önemli ölçüde nötron yavaşlaması kendiliğinden sağlanır.Bilindiği gibi en etkin nötron yavaşlatıcısıdır.

Reaktör kalbini küçültecek ikinci temel önlem suyun içerde buharlaşmasına izin vermemektedir.Kaynama olayı ve yarattığı buhar habbeleri yakıttan-suya ısı geçişini azalttığı için soğutma yüzeylerini büyütmek zorunluluğunu doğurur.Ayrıca oluşan buhar için kalbin üst kısmında yeterli bir hacim bırakmak gerekir.İşte kabin içinde buharlaşmayı önlemekle reaktör ölçüleri yarı yarıya küçültülebilir.Buharlaşma basınç yükseltilmek suretiyle önlenebilir.Sonuç olarak gemi reaktörleri basınçlı su tipinden reaktörlerdir.

Aslında basınçlı su reaktörü önce donanama için geliştirilmiş ve uygulanmış daha sonra tadil edilerek kara tipi oluşturulmuştur.Kara tipine geçerken yapılan en önemli değişiklik yakıt zenginliğini %3 dolayına indirmektir.Böylece reaktör ölçüleri ve ağırlığı önemli ölçüde artarken karşılığında birtakım kolay vazgeçilmez yaralar sağlanmıştır.Bir yarar kalbin güç yoğunluğunu (birim hacimden çekilen gücü) düşürmek olmuştur.Ateştopunu andıran ufacık kızgın kütleden büyük bir gücü güvenli bir şekilde çekip çıkarmanın güçlüğünü düşünebiliriz.Hata kaldırmayacak bir konstrüksiyon imalat ve işletme gerekmektedir.Bu da her yönüyle daha büyük masraf demektir.Halbuki güç yoğunluğu düşürülerek yani kalbin ölçüleri büyütülerek sağlanan ferahlama ile dizayn malzeme ve işçilik kalitelerinde normal teknolojik düzeye ticari standartlara inilebilir.Yakıt zenginliği için nötronların tam yavaşlatılarak fisyon yeteneklerinin arttırılması gerekmiştir.Büyüyen gövde içinde artan su kütlesiyle bu koşul kendiliğindenm gerçekleşmektedir.Böylece reaktör epitermal çalışmadan termal çalışma rejimine geçmiştir.

Hızlı Üretken Reaktör

Temel Nükleer Olaylar

     Hızlı – üretken reaktörün iki temel özelliği vardır ve bu nedenle iki sözcükten oluşan bileşik isimle anılır.İsimdeki iki sözcük tamamen ayrı iki özelliği simgeler.

Hızlı sözcüğü bu reaktörün hızlı nötronlarla çalıştığını belirtir.Reaktör içinde nötronlar yavaşlatılmaz.Bu reaktörde nötron yavaşlatıcı ortam kullanılmaz.Nötronlar fisyondan doğdukları enerjileri ile kullanılırlar.Bu enerjilerde nötronun fisyon veriminin düşük olduğunu biliyoruz.Fisyon zinci reaksiyonunun gene de sürebilmesi için termal reaktörlerde olduğundan çok daha zengin yakıt kullanılması gerekir.Nitekim hızlı üretken reaktör ancak yüksek zenginlikte tipik bir değer olarak %25 oranında U-235 izotopu (veya plutonyum) içeren uranyum yakılabilir.

Üretkenlik bu reaktöre isim olan ikinci temel özelliktir.Plutonyum üretir.Yaktığı U-235 2den fazla plutonyum üretir.Plutonyum da kaliteli bir fisyon malzemesi olduğuna göre hızlı-üretken reaktörde yakıt giderek zenginleşir.

Reaktör içinde plutonyum üretimi okuyucunun yabancısı olduğu bir konu değildir.Doğada bulunmayan bu yapay elementin ancak reaktör içinde üretilebilmektedir.Basınçlı su yaktığı

U-235 izotopunun ancak %60’ı kadar plutonyum üretir.Dolayısıyla bu reaktörde yakıt zamanla fakirleşir.Hızlı reaktörde fark üretimin kuramsal olarak %120 yükselebilmesi yani yanan U-235’den fazla plutonyumun üreyebilmesidir.Hızlı reaktörü verimli bir plutonyum üreticisi kılan temel etken onun içinde nötronların yavaşlatılmamış olmalarıdır.Yüksek nötron enerjilerinde plutonyum üretiminin fazla olduğu buna karşın yavaşlayan nötronların oluşan plutonyumu yakıp tükettiği belirlenmiştir.Hızlı reaktörde nötronu yavaşlatmamakta sağlanan kazanç oluşan plutonyumu yanmaktan büyük ölçüde alıkoymaktadır.

Yakarak yakıt üretmek sadece nükleer reaktöre özgü değildir.Örneğin odun yakarak odun kömürü elde etmek yüzyıllar boyu bilinen ve uygulanan bir üretim yöntemidir.Şu farkla ki ,odun kömürü üretimi sırasında açığa çıkan ısı kullanılmayarak atılırken , reaktörde plutonyum üretimi sırasında açığa çıkan ısı elektrik enerjisine dönüştürülmek suretiyle kazanılır.Yani hızlı-üretken reaktör hem elektrik ve hem plutonyum üretimini sinesinde birleştiren çift amaçlı bir reaktördür.

İkileme zamanı hızlı-üretken reaktörün yakıtını iki katına çıkardığı zamandır.Daha açık söyleyişle , başlangıçta reaktöre yüklenen U-235 (veya plutonyum) varlığının iki katı plutonyumun oluştuğu zaman sürecidir.İdeal koşullarda yakıt 5 yılda iki katına çıkabilir.Ancak bu koşullarda ulaşmak günümüz teknolojisi ile olası değildir.Hızlı nötronların sürekli bombardımanı her türlü malzemeyi yavaş nötronlardan daha çabuk yorar.Bu günün malzemesi ile ikileme zamanı ancak 30 yıl dolayında olan reaktör yapılabilmektedir.Şimdi kullanılan oksit yakıt yerine karbür veya nitrür yakıtlar geliştirilmedikçe ikileme zamanında önemli bir kısalma sağlanabileceğine ihtimal verilmemektedir.Görülüyor ki hızlı reaktör aslında pek yavaş bir yakıt üreticisidir.

30 yıl bir nükleer reaktörün ekonomik ömrüdür.Yukarıdaki hesaba göre bir hızlı-üretken reaktör emekli oluncaya kadar kendinden sonra kurulacak aynı büyüklükte bir reaktörün yakıtını hazırlayabilir.

Hızlı üretken reaktörde yakıt her yıl yarısı değiştirilmek suretiyle ancak 2 yıl içeride kalabilir.Yakıtın içerde kalma süresinin basınçlı su reaktöründe 3 yıl ve kaynar su reaktöründe 4 yıldır.Üretilen plutonyumun kalitesi yakıtın içeride daha az kalması halinde yükselir.Demek ki hızlı-üretken reaktör günümüz nükleer elektrik üretiminin bel kemiğini oluşturan hafif su reaktörlerine oranla hem daha fazla ve hem de yakıt kalitesi daha yüksek plutonyum üretmeye adaydır.

Hızlı-Üretken Reaktörün Yapısı ve işleyişi

Hızlı-üretken reaktörün yakıtı zengin uranyumdur.Uranyumun U-235 yönünden zenginleştirilmesi aşırı pahalı bir işlem olduğundan doğal uranyumu içine plutonyum katmak suretiyle zenginleştirmek ekonomik açıdan tercih olunur.%75 oranında uranyum oksit (UO₂) ile %25 oranında plutonyum oksit (PuO₂) tozları karıştırılır.Karışık oksit sıkıştırılır,sinterlenir ve 7 mm çapında ince , kısa silindircikler şeklinde taşlanır.Sonra bunlar,hemen aynı çapta ve yaklaşık 1 m boyda paslanmaz çelikten yapılmış ince cidarlı borular içine sürülür.Boru dolduktan sonra ağzı kaynakla sızdırmaz şekilde kapanır.Elde edilen bir yakıt çubuğudur.250 kadar yakıt çubuğu bir araya getirilerek bir yakıt elemanı oluşturulur.

1GW_e(=1000MW_e) gücünde hızlı –üretken reaktörün kalbi yaklaşık 30 ton yakıt içeren 300 kadar elemandan oluşur.Hızlı-üretken reaktöre kendisiyle aynı güçte olan basınçlı su reaktörünün sadece üçte biri kadar yakıt yüklenir.Reaktör kalbinin hacmi de aynı oranda küçülüyor demektir.Diğer bir deyimle hızlı-üretken reaktörün kalbinde güç yoğunluğu (birim hacimden çekilen güç) 300MW_t/m³ dolayındadır.

Hızlı-üretken reaktörün kalbi iki nedenle küçüktür.Önce külü az yakıt kullanıldığından aynı güç için reaktöre yüklene uranyum azalmıştır.İkincisi nötron yavaşlatıcı malzeme kullanılmadığından onun işgal edeceği hacimden tasarruf edilmiştir.Ölçülerin küçülmesi yatırım maliyetini azaltırken küçük bir hacim de çok büyük ısı üretmek teknik sorun ları arttırır.

Nükleer yakıt içinde oluşan fisyon ısısını dışarı almak için soğutucu akışkan kullanmaya hızlı-üretken reaktörde de ihtiyaç vardır.Ancak termal reaktörlerde kullanılan soğutucu akışkanların (su,ağır su,gaz) hiçbirisi hızlı-üretken reaktörde kullanılmaz.Su ve ağır su aynı zamanda en etkin nötron yavaşlatıcıları oldukları için ergimiş sodyum metal hızlı üretgen reaktörde soğutucu akışkan olarak bulunabilmiş en uygun malzemedir. Sodyum fazla nötron yutmaz; 98 ⁰C sıcaklıkta ergiyerek akışkan hale geçer; buharlaşma sıcaklığı ise 883 ⁰C dir. Ergime ve buharlaşma sıcaklıkları arasındaki büyük fark, ona sıvı halde büyük miktarda ısı yüklenebileceğini gösterir. Sıvı halde kalması onunla basınçsız bir devre oluşturmaya olanak sağlar. Reaktör içinde basıncın olmaması sistemin güvenliğini artıran çok önemli bir faktördür. Sıvı metale 7 atm basınç altında 550 ⁰C işletme sıcaklığına çıkılabilir. Halbuki basınçlı su reaktöründe 160 atm dolaylarına çıkıldığı halde işletme sıcaklığınıngene de bunun yarısı düzeyinde kaldığını geçmiş bölümlerden biliyoruz. İşletme sıcaklığı yükselince sistemin termodinamik verimi haliyle artar. Nitekim hızlı üretgen reaktörün ısı verimi %40 dolayındadır. Nükleer teknoloji, fosil yakıtla çalışan klasik santrallerin verim düzeyine hızlı üretgen reaktörle ulaşabilmiştir.

Sodyumun buharlaşma sıcaklığının, reaktörün yukarda alınan, normal işletme sıcaklığının 300 ⁰C kadar üstünde olması bir kaza halinde reaktörün güvencesidir. Reaktör kalbinde sıcaklık herhangi bir nedenle kontrolsuz biçimde yükselirse bunu, soğutma devresinde önemli bir ba-sınç yükselmesi, ardından patlama ve soğutucu kaybı gibi tehlikeli olasılıklar izlemeyecek de-mektir.Hızlı-üretgen reaktör kalbini oluşturan üç temel malzeme(yakıt, soğutucu ve yapı malzemeleri) takriben eşit oranlarda yer işgal ederler. Yakıtın 235-239 arasında olan atom ağırlığı yanında, paslanmaz çelik kapı malzemesinin 55, sodyum soğutucunun 23 ve yakıta bağlı oksijenin 16 o-lan atom ağırlıkları gene de çok hafif kalırlar. Kalbin hacimce yaklaşık üçte-ikisini oluşturan orta ağırlıktaki bu kütlenin nötronlar üzerinde bir ölçüde yavaşlatıcı etki yapması kaçınılmazdır. Nötronlar termal enerji seviyesine inmezler ama fisyondan doğdukları enerjilerde de değillerdir.

Hızlı reaktör, aslında 0,1-1MeV enerjilerde orta hızlı nötronlarla çalışır. Tam hızlı nötronlarla zincir reaksiyonu atom bombasının saf u-235 veya platonyum metalden yapılmış katıksız orta-mında söz konusudur.

Battaniye hızlı-üretgen reaktörün kalbini çevreleyen uranyum örtüdür. Hızlı-üretgen reaktörde kalbin iyice küçülmesi dışarıya olan nötron kaçaklarını arttırır. Nötronların kaçması enerji üretiminden ve platonyum üretiminden kayıp demektir. Zira her iki reaksiyon da nötronlar saye

sinde olmaktadır. Kalbi çepeçevre saran battaniye nötronları tekrar içeri yansıtır. Hernekadar nötronları en etkili şekilde yansıtan malzemeler hafif elementler (örneğin berilyum)ise de, hızlı

üretgen reaktörde yansıtıcı olarak elementlerin en ağırı olan uranyum kullanılır. Böylece bir taraftan nötronlar geri çevrilirken, diğer taraftanda battaniye içinde kısmen platonyum üretilir. Uranyum etkin bir yansıtıcı olmadığından ondan yapılan battaniye 40cm dolayında kalınlığa sa

hiptir.Bu haliyle hızlı-üretgen reaktörü yumurtaya benzetmek mümkündür. Yumurtanın sarısı kalp, akı battaniyegibi düşünülebilir. Battaniye kalbin iki katı kadar uranyum içerir. Şu farkla ki, battaniye yakıt değeri olmayan fakir uranyumdan yapılır. Yakıt zenginleştirme tesislerinin artığı ve içinde en çok %0,2 oranında U-235 kalmış uranyum bu iş için ideldir. Yanıcı izotopun azlığı battaniye içinde fisyonu ve dolayısı ile ısı üretimini en az düzeye indirir. Battaniyenin birim hacminde ısı üretimi yerine göre değişir, fakat hiçbir zaman kalbin birim hacmindeki ısı üretiminin %9 unu geçmez. Alınan bu önolemler sayesinde hızlı-üretgen reaktörde, bir fisyondan doğan ortalama 2,5 adet nötrondan normal olarak birisi enerji üretiminde ve diğeri plutonyum üretiminde kullanılır. Kalan ortalama yarım nötron ya kaçarak veya reaktör bünyesine giren diğer elementler tarafından yutularak kaybolur. Battaniye içinde üretilen plutonyum miktar itibariyle azdır. Fakat düşük nötron akısı altında oluştuğu için kalitesi yüksektir; % 97 oranında Pu-239 izotopu içerir.

Halen uygulanmamakla beraber battaniye toryum elementinden de yapılabilir. Bu takdirde, fis-

yon malzemelerinin üçüncüsü olan U-233 üretilir.

Reaktör düşünülebilecek hiçbir arıza ile soğutucusuz kalmamalıdır. Sodyum soğutucunun kaybolması halinde, onun yukarda anlatılan kısmi yavaşlatıcı etkisi ortadan kalkacak ve nötronlar daha yüksek enerjilerde kalacaklardır. Reaktör hızlı nötronlarla çalışmak üzere dizayn edildiğinden, bu durum reaktöre gücünün yükselmesi yönünde etki eder. Halbuki termal reaktörlerde benzer durumda güç azalmaya doğru gider. Bu nedenle termal reaktörler daha güvenli yapılırlar.

Nükleer reaktörlere karşı olan çevreler bu durumu ileri sürerek, hızlı reaktörlere daha bir karşı çıkarlar.

Hızlı-üretgen reaktör, kalbi ve battaniyesi ile bir sıvı sodyum havuzunun dibine oturtulur. Bu birinci devre sodyum kütlesi reaktör kabının içinde kalır. Reaktör kabının dışarıya giriş-çıkışı yoktur. Bu kap ağzı kapaklı ve içi bir seviyeye doldurulmuş kazandan ibarettir. Gene sodyum içine daldırılmış bir pompa kazan içinde soğutucu akışkanı devrettirir. Bir takım perdeler sıvının hareketini yönlendirir. Hızlı reaktörlerin bir iki bin tonluksodyum devreleri şimdiye kadar gerçekleştirilmiş en büyük sodyum kütlelerini oluştururlar. Reaktörde ısınan sodyum gene aynı kazan içine daldırılmış bir ısı değiştirgecinden geçirilir. Burada ısısını ikinci devre sodyuma aktarır. Görüldüğü gibi reaktör bütün hayatı organları ile sıvı sodyum dolu bir kazanın içindedir. Ancak ikinci devre sodyumu kazanın üstünden çıkan boru ile dışardaki buharlaştırıcıya gider be orada üçüncü devre suyunu türbine göndermek üzere buharlaştırır. Türbinden iş görerek çıkan çürük buhar yoğuşturucuda dördüncü devre nehir veya deniz suyu tarafından soğutularak su haline getirilir. Hızlı reaktör %40 dolayında ısı verimle çalıştığından 1kWh elektrik üretimine karşı dördüncü devreden doğaya atılan ısı 1,5 kWh dolayındadır. Fosil yakıtlı en modern santralın kullanamayacak doğaya attığı ısı aynı orandadır.

Birinci devre sodyumun reaktör kazanından dışarı çıkarılmamasının başka iki nedeni daha vardır.

Birincisi sodyumun nötron ışınlaması altında radyoaktif hale gelmesidir. Dolayısıyle çelik reaktör  kabını çevreleyen kalın betondan yapılmıştır biyolojik zırhın içinde kalması çalışanların sağlığı yönünden zorunludur. İkincisi, sodyumun su ile çok hızlı reaksiyona girmesidir. Kızgın sodyumun su ile karışması patlama şeklinde olur. Böyle bir olasılığı reaktör kalbinden uzak tutmak için araya ikinci bir sodyum devresinin konulması kaçınılmazdır.

Herhangi bir mekanik arıza (pompa bozulması, boru patlaması, sodyuma su buharı karışması) ile reaktör kalbinin soğutulamaz duruma düşmemesi için yukarda anılan bütün devreler birden fazla, örneğin Super Poenix de dört, paralel devre halinde yapılmışlardır. Devrelerden  birisi  bozulsa veya bir tehlike nedeniyle derhal durdurulmak zorunda kalınsa, kalan üç paralel devre  reaktörün bir süre tehlikesizce çalışmasının ve güvenli bir şekilde durdurulmasını sağlarlar.

Amerika Birleşik Devletleri

İlk adımı atmış olmasına karşın bu ülkede hızlı-üretgen reaktörün tarihi yaver gitmemiştir. EBR1ismiyle anılan ilk deneysel reaktörün dört yıllık bir çalışmadan sonra, kalbinin bir  kaza  sonucu ergimesi çalışamaz duruma gelip kapandığından yukarıda yazılmıştır. Onun arkasından 1963  yılında kritik olan iki reaktörden  EBR-2 nin iyi  bir hizmet  vermesine  karşılık, Enrico Fermi-1 (Michigan) hasta doğmuştur. Bu sonuncusu çok düşük güçlerle üç yıl dura-kalka çalıştıktan son-ra, 1966 yılında nihayet güç yükseltilmesine geçilmiştir, fakat henüz yarı güce vardığında  kalp kızışarak ergimek süretiyle elden çıkmıştır. 1969  yılında  kritik olan  20 MW_e   gücünde  Sefor (Arkansas)  rektörü de birkaç yıl topalladıktan sonra kapatılmıştır. Küçük güçlü  bu  reaktörlerde karşılaşılan talihsizliklere rağmen gerekli dersler  alınmış  ve 1973  yılında  350 MW_e  gücünde Clinck River gösteri santralinin yapımına başlanmıştır. Fakat ülkede bu tür reaktörlere karşı beliren şiddetli tepki konuyu Başkanlık seçimlerinin politik malzemesi haline  getirmiştir. Yeni Baş-kan Jimmy Carter seçim öncesi verdiği söze uyarak 1977 yılında özel sektörün bu yatırımını durmuştur. Mamafih söz konusu karar bu ülkede hızlı-üretgen reaktörün  defterinin  dürüldüğü anlamına gelmez . Başkan sadece işin ticarete dökülmesine karşıydı. Nitekim Atom Enerjisi  Komisyonunun araştırma ve geliştirme amacıyla yaptırmakta olduğu FFTF (Hanford) isimli hızlı üretgen reaktöre engel olunmadı.

Sovyetler Birliği

SBR-1 bu ülkenin ilk hızlı reaktör denemesidir. Obninsk (Moskova) da 1955 başlarında kritik olmuş sıfır güçlü ve soğutmasız bir reaktördü. Plutonyum ve U-235 karışımı yakıttan ve fakir uranyum yansıtıcıdan yapılmıştı. SBR-2 aynı yerde bir yıl sonra kritik olan 0,2 MW gücünde Cıva soğutmalı küçük bir reaktördü. Bir yıl sonra bu reaktörde dağıtılmıştır. SBR-5 gene aynı

yerde 1958 yılında çalışmaya başlamıştır. 5 MW gücünde bu reaktör Plutonyum yakıt, fakir uranyum yansıtıcı ve sodyum metal soğutucu ile günümüz hızlı-üretgen reaktörünün özelliklerine sahip, bu ülkenin, ilk örneğidir. Sonradan gücü 10MW yükseltilerek  SBR-10  ismini almış ve günümüze kadar çalışagelmiştir. Bunu 1969 yılında altı kat daha güçlü BOR-60 (Melekess) deneysel santralı izlemiştir.

Rusya orta güç düzeyinde ilk gösteri santralını kurmayı başaran ülkedir. Lakin, 1972 yılında kritik olan BN-350 (shevchenko) isimli bu santral buharlaştırıcının(eşanjörün) kaynak dikişlerinde birbiri peşisıra beliren iğne deliği sızıntılardan çok çekmiştir aynı sorun hemen

hemen aynı tarihlerde Dounrey gösteri santralında İngilizlere kök söktürmekte idi. Geçmiş bölümlerden bildiğimiz gibi kızgın sodyumla su veya su buharı çok hızlı reaksiyona girmeke,

dolayısıyla küçük kaçaklar dahi tehlikeli olmaktadır. Buharlaştırıcının pek sık bir demet oluşturan küçük çaplı binlerce borunun içinden kızgın sodyum akmakta ve boruların dışını dolduran suyu buharlaştırmaktadır. Borular öylesine sıktır ki, bunların arasına el değil parmak sokmak mümkün değildir. Onbinlerle kaynak dikişinden sadece on-onbeş tanesinden belirebilecek iğne gözü kadar küçük delikler sistemin güvenliğini tehlikeye sokmaya yetebilmektedir.

Üç yıl bocalamadan sonra söz konusu santral, nihayet 1975 de düşük güçle hizmete girebilmiş-

tir. Santral çift amaçlı olarak kurulmuştur. 150 MW elektrik üretimine ilaveten Hazar Denizinintuzlu suyundan günde 8000 ton tatlı su üretmesi planlanmıştır.1980 Nisanında Sovyetler 600 MW gücünde BN-600 (Sverdlovsk-Urallar) hızlı-üretgen gösteri santralını devreye aldılar. Böylece bu tür reaktörlerde  iki  misli güç sıçraması  yaparak Batıya bir kez daha fark atmış  oluyorlardı. Halen ellerinde çalışır durumda 4  hızlı-üretgen  reaktörle sayısal yönden de önder durumdadırlar.

Batı Avrupa

1963 yılında İngilterede 60 MW_t Dounray ve 1967 yılında Fransada 40 MW_t Rapsodie (Cadarache) deneysel hızlı-üretgen santralları hizmete girdiler. Her iki reaktör de uzun hizmet vermişlerdir. 1972 yılında Dounray de, bu kez 230 MW_e gücünde PFR gösteri santralı kritik oldu.

Bu santral uzun tökezlemelerden sonra, nihayet istikrarlı çalışabilir duruma gelince, ilk kurulan

Küçük  Dounray 1977 yılında  emekli  edildi  fransızların  Rapsodiesi  ise  hala  çalışmaktadır.

Hızlı-üretgen reaktör araştırmalarının ağır  giderleri  avrupalıları  ortak  harekete  zorlayan  ilk  nükleer proje oldu. 1967 yılında Almanya, Hollanda ve Belçika iş birliğinde anlaştılar. Bu anlaşmadan 1972 yılında, %70 hissesi Almanyanın ve %30 hissesi eşit paylarla Hollanda ve Be

çikanın olmak üzere bir ortaklık doğdu. Bu ortaklığa sonradan %3 hisse ile İngiltere katıldı.

1971 yılında bu kez Fransa, Almanya ve İngiltere ortaklığı doğdu. Yukarıdaki ortaklıklada ilişki kuran bu yeni ortaklık, biri Fransada Phenix v(Marcoule) ve öbürü Almanyada SNR-300 (Kalkar) olmak üzere, takriben eşit güçlerde, iki adet hızlı-üretgen gösteri santralının yapımını kararlaştırmıştır. Bunlardan birinci santral 1973 yılında kritik olmuş, başarılı bir hizmet vermiştir. Sağladığı bilgi ve deneyim yanında, termodinamik verimdede %44,5 gibi ulaşılması güç bir rekor tesis etmiştir. Almanyada Kalkar gösteri santralının temeli de 1973 yılında atıl mıştır. Fakat karşıt grupların engellemeleri yüzünden inşaat sürdürülememiştir, iş aşırı gecikmiş ve akıbeti belirsiz bir hal almıştır.

Nihayet sıra ekonomik ölçekte iki hızlı-üretgen ticari santralın yapımına gelince Fransa, Almanya, İtalya, Hollanda ve Belçika 1976 yılında aralarında yeniden anlaşmışlardır. Bir yıl sonra Creys-Malville (Fransa) da 1200 MW_e gücünde Süper Phenix Mark 1 santralının temeli atılı-yordu. Avrupa ilk kez bir nükleer konuda iki süper devletten daha ileri adım atmış oluyordu.

Uydularda Hızlı-Üretgen Reaktör

Hızlı-üretgen reaktörün geçen bölümlerde çabuk geçiştirilen bir cazibesi de hacimce ve ağırlıkla  küçük olmasıdır. Bu da onu uydularda ısı ve elektrik kaynağı olarak çekici kılmaktadır.

3 Nisan 1965, nükleer reaktörün uzaya ilk gönderiliş tarihidir. SNAP-10A diye anılan 50 kW_t    gücünde deneysel reaktör ‘Snapshot’ isimli uyduyla o gün fırlatıldı. Reaktör tam  (%93 ün üzerinde) zengin U-235 ile zirkonyum hidrat karışımı yakıttan ve berilyum  yansıtıcıdan  yapılmıştı. Sodyum-potasyum sıvı metal soğutucu, reaktörün ısısını bir termoelektrik üreticin sıcak ekine taşıyor, üreticin soğuk eki ise uzayda radyosyonla soğuyor. Termoelektrik enerji dönüşüm verimi %1 idi. Bu durumda 500 W elektriksel güç üretebilecekti.

Atılıştan 10 saat sonra reaktör uzaktan kumanda ile çalıştırdı ve müteakip 2,5 saat içinde tam güce çıkarıldı.6 gün sonra ,herşey yolunda gittiği için ,yerden kontrol iptal olunarak<eksi sıcaklık katsayısı>  ile reaktör kendi öz kontrolüne terk edildi.Fakat 43 gün sonra uydudaki voltaj ayarlayıcısının bozulması üzerine reaktör beklenmedik şeklide durmuş ve bir daha çalıştırılmamıştır.Durduğu anda reaktörde0,2 milyon kuri radyoaktivite oluşmuştu.Olaydan 15 yıl sonra,bu satırların kaleme alındığı günlerde ,radyoaktivite 100  kuri dolayına inmiş bulunuyordu.Bir yüzyıl sonra 0,1 kuri kalacaktır.Halbuki uydu dünyaya 4000 yıl sonra düşecektir.

ABD günümüze dek uzayda başka nükleer reaktör denememiştir.Uydularda cihazların çalışması için gerekli ısı ve elektrik çoğunlukla <güneş hücresi >ve kısmende <radyoizotop  enerji üreteci> türünden kaynaklardansağlanmaktadır.Bunlara ait bilgiler Bölüm-5.1.3’de yer almıştır.

Sovyetler birliğinin uzaya çok daha fazla sayıda nükleer reaktörler göndermekte olduğu söylentileri yaygındı.Nihayet bunun ilk kanıtı 24 Ocak 1978 günü ,Kanada’ya düşen Cosmos 954 isimli uydu getirdi.Enkazın toplanan parçalarından birinde 500 röntgen /saat gibi yüksek bir radyoaktivitenin ölçülmesinden ,onun bir nükleer reaktöre ait olduğu yargısına varılmıştır.N iyekim bu husus daha sonra Sovyetler Birliği tarafından doğrulanmıştır.Derlenen bilgilerin ışığında söz konusu reaktörün yüksek zenginlikte 50 kg uranyumdan yapılmış olabileceği tahmin olanmuştur.

Söz konusu uydu Sovyetler her iki ayda bir muntazaman fırlattıkları okyanus keşif ve denetleme uydularından biridir.18 Eylül 1977 günü fırlatılmış ,26 Ekim günü kontroldan çıkarak alçalmaya başlamıştır.Nihayet 2060’ıncı turunda  24 Ocak günü atmosfere girerek yanmıştır.Enkazın parçaları Kanada’nın kuzeyinde  buzlarla kaplı ıssız tundralara 1000 km uzunluğunda bir doğru boyunca serpilmişlerdir.Ölen veya yaralanan olmamıştır.Karadan ve havadan yapılan aramalar 10Nisan 1978 tarihine kadar sürdürülmüş ,bu amaçla toplam 4634 saat keşif uçuşu yapılmıştır.Bulunabilen parçaların 17 tanesinde radyoaktivite bulaşıklığı saptanmıştır.

Okyanus keşif uyduları ,gemileri her türlü hava şartında görmeyi sağlayan çok güçlü bir radar taşığından elektrik gereksinimleri fazla olmaktadır.Bu tür uydulara Sovyetlerin nükleer reaktör koymalarının nedeni budur.Nükleer reaktörle donatılmış ilk Sovyet uydusu 1974 yılında fırlatılmıştır.Her uydu 280  x 260  km yarı eksenli elliptik yörüngede 2 ay görevde kaldıktan sonra 6 m boyundaki reaktör modülü kendisinden ayrılmakta ve özel roketi vasıtasıyla 950 km yüksekte yüzlerce yıl tutunabileceği <ölü araçlar parkına>çekilmektedir.İşte bu manevradır ki ,Batı’dan ,Rusların uzaya reaktör fırlatnakta oldukları söylentilerini başlatmıştır.Yukarıda hikayesi anlatılan uydu bu manevrayı yapamadığı için Kanada’ya çakılmıştır.

27 Ocak 1978 günü , yukarıdaki kazadan bir raslantı olarak 3 gün  sonra ,ABD,S ovyetler Birliği ve İngiltere arasında yeni bir antlaşma imzalıyorlardı;Dünya yörüngesine ,Ay’a ve diğer  gezegenlere nükleer silah taşıyan bir araç göndermemeyi ,oralarda askeri üsler kurmamayı yaahüt ediyorlardı.Ancak nükleer reaktör bir silah değildi.ABD Başkanı daha sonra basına verdiği bir beyanatta uydularda nükleer reaktörlerin de yasaklanmasından yana olduğunu söyledi.Sovyetler buna tepki göstermedi ; fakat yukarıdaki kazadan sonra durdukları nükleer reaktörlü uydu atışlarını başlatmamakla olumlu bir izlenim yarattı.Birleşmiş Milletler Genel Kurulu 1978 yaz dönemi toplantısında Uzay Komisyonunun sorunu teknik açıdan incelenmesine ve bir yıl sonra Genel Kurula öneri getirmesine karar verdi.

Uyuşmalar ve uyuşmazlıklar akıp giden zaman içinde birbirini izlemektedirler….1981 Martında  ABD  S övyetlerden gene şikayetçidir: Bu  ülkenin uzayda yaptığı bir nükleer patlama ile kendi uydularından birini tahrip ettiğini iddia etmiştir.

Konuyu kapatmadan önce okuyucunun ilgileneceği ümidiyle uzay trafiğinden sanılandan sık olduğunu  belirtelim.Uzay yolunun 1957 yılında Sovyetler tarafından açilışından itibaren  1978 yılı sonuna kadar 2000 dolayında uydu gönderilmiş bulunuyordu.Bunlardan 4/3’ü askeri uydulardır.Onların da yarıdan çoğu keşif ve denetleme ,4/1’de haberleşme ve kalanı değişik amaçlar içindir.Sadece 1978 yılında 112 askeri uydu fırlatılmıştı.Yani ortalama her üç günde bir uydu dünya yörüngesine postalanmıştır.Bunların ülkelere göre dağılımı şöyledir:

Rusya   91, ABD   19, Çin  1,  Nato adına  ABD   1

ABD küresel kapsamda okyanus keşif ve denetleme işini esas itibariyle denizaşırı ülkelere dağılmış üslerden havalan uçaklarla alçaktan yapmakta,yükseklerde seyreden keşif ve denetleme uydularıyla da bunu pekiştirmektedir.Bir Amerikan keşif ve denetleme uydusunun görevde kalış süresi 6 aydır.Denizaşırı üslerden yoksun olan Sovyetler Birliği için okyanusların keşif ve denetlemesini  uydularla yapmaktan başka seçenek yoktur.Sovyet uyduları alçak yörüngelerden gözetleme yapmak durumundadırlar.Bu yörüngelerde de ancak 2 ay tutunabildiklerinden sık aralıklarla fırlatılmaları gerekmektedir.

Füzyon Reaktörü ve Karma Reaktörleri

Geçmiş bölümlerde halen  çalışmakta olan nükleer reaktörlerin anlatılmıştı.Bu bölümde ,bugün var olmayan nükleer reaktör modelleri kısaca tanıtılacaktır.Evet,henüz yok amma,30 yıldır ısrarla araştırılmakta ve pratik uygulamaya sunulabilmesi için en azından daha bir o kadar yıl araştırılacağı benzemektedir.Çok-çok  çetin ,fakat verdiği ümitler de o derece çekici olan bir araştırma!….

Yaratılmak istenen insan yapısı <küçük güneş>lerdir.Güneşin ve diğer yıldızların ilkeleriyle çalışacak ve onlar gibi gerçekten <tükenmez enerji kaynağı>olacaktır.Dava büyüktür;bilimsel olarak pekala mümkündür;iş onun teknolojisini geliştirebilmeye bakmaktadır.Yapılmak istenen ,hidrojen bombasının bir anda açığa çıkan tahripkar enerjisinin  yavaş yavaş <sağacak>bir sistem  gelişmektedir.Hidrojen bombasını evcilleştirmektir….

İşin güçlüğünü  şu karşılaştırma açığa koyar:İnsanlık fisyon denen temel fiziksel olayı keşfinden sonra,buna dayanan nükleer reaktörü 4 yıl içinde model ölçeğinde ve müteakip 2 yıl sonra da sanayi ölçeğinde ve gene bu reaksiyona  dayanan bombayı aynı yıl içinde gerçekleştirmeyi başardı.Bilimsel bir buluşun teknolojiye dönüştürülmesi 6 yıl içinde bitirilmiştir.

Füzyon reaksiyonu fikir olarak 1942 Haziranında ortaya atıldı.Bu reaksiyonun kontrolsuz biçimde ,yani bomba olarak  gerçekleştirilmesi 9 yıl aldı.Olayın kontrol altına alınması, başka bir deyimle buna dayanan bir nükleer reaktörün yapılması,başlangıçtaki iyimserliğe rağmen,40 yıl sonra bugün henüz başarılabilmiş değildir.