Nükleer Santraller Nasıl Çalışır?

Merhaba arkadaşlar bu yazımızda nükleer santraller nasıl çalışır hakkında bilgi vereceğiz. Bu konu hakkında daha önceden ilk bölümümüzü yayınlamıştık. Bu çalışmamızda ise 2. bölümümü bitirdik. Yazının hemen altında ilk bölüm ve ikinci bölümü izleyebilirsiniz.

Parçalanma tepkimesiyle enerji elde etmek için, nötron akılarını hassas bir şekilde düzenlemek gerekir. Bu amaçla çeşitli reaktör tipleri günümüzde kullanılmaktadır. Ancak bazı çekirdekler parçalanma özelliği gösterir; bunlar arasında bulunan uranyum 235 (235U) ve nükleer reaktörlerde üretilen plütonyum 240 (240Pu) sayılabilir. Bu elementler çekirdek yükünce itilemeyen bir nötronun çekirdek içine girmesi sonucu parçalanmaya uğrar. Bu tepkime sonucunda söz konusu çekirdekler, genellikle boyutları eşit olmayan daha küçük iki çekirdeğe bölünür. İşte bunlar, nükleer santrallerin atıklarıdır ve hepsi de çok radyoaktiftir. Ayrıca, parçalanma başına ortalama 2,5 nötron açığa çıkar. Bu nötronlar, başka çekirdekleri soğurulamayacak kadar hızlıdır. Bu yüzden hafif atomlardan oluşan bir yavaşlatıcı ile nötronların hızını kesmek gerekir; yavaşlatıcının çekirdekleri ardışık darbelerle nötronları; parçalanmayı sağlamak için daha etkili olan « ısıl» nötronlar haline getirir.

Nükleer santralde enerji bir türden başka bir türe dönüştürülür. Atom enerjisi ısı enerjisine, ısı enerjisi mekanik enerjiye, mekanik enerji ise elektrik enerjisine dönüşür. Özel teknolojiler sayesinde nükleer santrallerde çekirdek tepkimeleri sürekli olarak kontrol altında tutulur. Bu yüzden bu reaksiyonlar kontrol edilebilir reaksiyonlar olarak adlandırılabilir. Nükleer santraller farklı donanımlar kompleksidirler ve her bir donanım belirli bir amaca hizmet eder. Nükleer santralde en önemli tertibat, reaktördür. Diğer tertibatlarla birlikte reaktör enerji bloğunun içinde bulunur.

Genellikle nükleer santraller bir kaç enerji bloğundan oluşurlar. Türkiye’de kurulacak olan Akkuyu Nükleer Santralinde 4 adet enerji bloğu kurulacaktır. Reaktördeki ısı enerjisi taşıyıcı sıvı yardımı ile reaktörden çıkarılır. Örneğin su. Reaktörün aktif bölgesinde atom çekirdeği nötron olarak adlandırılan küçük parçacıklara bölünür. Bu olay sonucundan çok büyük miktarda ısı açığa çıkar. Reaktördeki su kaynar ve buhar taneciklerini oluşturur. Oluşan bu buhar tanecikleri jeneratörün türibinlerine yüksek basınçla çarparak türbinlere hareket kazandırır. Elde edilen elektrik enerjisi dağıtım sistemi üzerinden elektrik iletim yollarına yani yüksek gerilim hatlarına iletilir.Nükleer santralin en önemli tertibatlarından bir diğeri ise nükleer atıkların korunduğu ve işlendiği korpus adı verilen bölümüdür. Reaktörde kullanılan yakıt işlenmiş yakıt olarak adlandırılır. İşlenmiş yakıtta çok az miktarda kullanılabilir uranyum kalır. Daha sonra bu yakıtlar belirli bir süreliğine saklama alanına alınırlar. Bir kaç yıl geçtikten sonra kullanılan bu yakıt ya uzun süreli koruma havuzlarına alınır yada tekrar işlenerek kullanılabilir hale getirilir.

Nükleer santrallerde her türlü doğabilecek tehlikeye karşı önlemler alınmıştır. Enerji blokları 10-15 metre boyunda 3-5 metre çapında silindirik yapılı bir kazana benzetilebilir. Kullanılan çeliğin kalınlığı 15-25 cm civarındadır. İşte bir nükleer santral içinde büyük bir kazan ve bu kazan içine sokulmuş yüzlerce çubuktan ibaret bir yapı mevcuttur. Gerek bu yapılar, depremlere, uçak kazalarına ve diğer doğal afetlere dayanıklıdırlar.

Nükleer santralin kazanı ve boruları dışında başka parçası var mı?

Elbette vardır. Nükleer santral aslında bir beton yığınıdır dersek, hata yapmayız. Önce kazanı ve insanları koruyacak betondan kalın bir kubbesi olan yuvarlak bir betonarme kavanoz misali bir kabuk yapılır. Buna koruma kabuğu denir. Çapı 50-60 metre civarında olan bu kabuğun kalınlığı ise 1.5-2 metre kalınlığında olmaktadır. Yüksekliği ise 20 katlı bina kadar olup içi tor çeliği olan özel bir betondur. Mühendislerin, teknisyenlerin %75 i bu bina içinde çalışır. Bina dışında ise yakıt deposu, buhar tribünü, elektrik jeneratörü, trafo ve destek üniteleri mevcuttur.

Türkiye de Uranyum ve toryum madeni mevcut mudur?
Evet. MTA tarafından bulunmuş 9200ton uranyum ve 380.000 ton toryum rezervimiz vardır.

Nükleer Santraller Nasıl Çalışır Videolar

1. https://youtu.be/lGWJ6rsuNvo
2. https://youtu.be/W49H8WenSuA

Parçacık Hızlandırıcı Nedir?

Merhaba arkadaşlar bugünkü yazımızda Parçacık Hızlandırıcı nedir, parçacık hızlandırıcı kullanım alanları, çembersel parçacık hızlandırıcı, doğrusal parçacık hızlandırıcıları sizlere anlatacağım. Atom veya atom altı ölçeğinde teknik alanda olduğu kadar araştırma alanında da ihtiyaç duyulan, yapısı, yönü ve enerjisi kesinlik­le bilinen parçacıkları elde bulundur­mada yarar vardır. Parçacıkların doğal kaynakları, radyoaktiflikle kozmik ışı­madır. Radyoaktiflik ancak düşük enerjili parçacıklar sağlar. Kozmik ışı­masıysa, bizi rastgele bir biçimde Dün­ya yüzeyine dağılmış, öngörülmeyen enerjilerde ki parçacıklarla bombardı­man eder. Bu bakımdan, 1920’li yılların sonuna doğru araştırmacılar, parça­cıkları hızlandırabilecek ilk düzenekleri tasarlamaya başladılar.

Ancak, bir elektrik yükü taşıyan ka­rarlı parçacıklar (elektronlar veya pro­tonlarla bunların karşıt parçacıkları ve her tür iyon) bir elektrik alanı etkisi al­tında hızlandırılabılir. Ama, sabit elek­trik alanları birkaç milyon volttan faz­lasını veremez ve bu sınırları geçmek için iki tür düzenek kullanılır:

Doğrusal Parçacık Hızlandırıcı, bir vakum tüpü içinde bir doğru bo­yunca hareket eder ve alternatif elek­trik alanının uygun alternaslarınca hızlandırılır. Daha sonra bu parçacıklar kullanılmak üzere fırlatılır;

Çembersel Parçacık Hızlandırıcı, manyetik bir alan parçacıkları saptırarak, kapalı bir yörünge içinde kalmaya zorlar; bu parçacıklar her devirde, geçişleriyle aynı faza ayarlanan bir alternatif elekt­rik alanınca hızlandırılır. Maksimum enerjiyi artırmak için çeşitli teknik seçenekler art arda uygulanır: çevrimsel hızlandırıcılar, eşzamanlı hızlandırıcı­lar, eşzamanlı çevrimsel hızlandırıcı­lar, vb.

Enerjiyi daha iyi kullanmak için çarpıştırıcılar tasarlanmıştır; bunlarda kar­şıt yönlerde dolaşan küçük parçacık paketleri karşılaşır: bugün kullanılan en büyük hızlandırıcılar bu türdendir. Bunlar, Evren’in temel bileşenlerini oluşturan temel parçacıkları incelemede kullanılan aygıtlardır. Parçacık çarpıştırıcılarında kullanılan enerji, 1930 yılın­dan başlayarak katlanarak arttı; bu eğilim daha küçük uzay-zaman yapıla­rını inceleme çalışmalarında gene arta­rak devam edeceğe benzemektedir; bu da giderek daha çok enerji toplanacağı anlamına gelir.

Parçacık Hızlandırıcı

Yüklü parçacıklara birkaç MeV’luk (milyon elektron volt) bir enerji iletebilmek için, bunları birkaç milyon voltluk bir elektrik alanı içine püskürtmek yeterlidir. Bu bazı teknik zorluklar doğurur (delinme, kararlılık problemleri), ama 25 MeV’luk enerjiler, Van de Graaff hızlandırıcılarında oldukça yaygındır; bunlarda yüksek gerilim, bir yalıtkan kayışla taşınan elektrik yüklü elektrot üzerinde elde edilir.

Van de Graff hızlandırıcılar

Daha büyük enerjiler için R. Wideroe, alternatif elektrik alanı kullanmayı tasarladı; bu alanı, yanlış yönde olduğunda ekran görevi yapacak uzayan metal borularla örtmeyi düşünüyordu. Bu sistem gittikçe daha da iyileştirildi; doğrusal hızlandırıcılarda veya linaclarda parçacıkların dolaştığı vakumlu boru bir dalga yönlendiricisidir ve elektrik alanı, bu borunun içinde parçacıklarla aynı zamanda dolaşır. Bu parçacıklar da böylece bütün yolları boyunca, hızlandırma kuvvetinin etkisi altında kalır. Linaclar, iyonların (orta enerjilere kadar) ve özellikle elektronların hızlandırılmasına yarar. Yüksek frekanslı alanlarla elektronlar, bugün metrede 10 MeV’a kadar hızlandırılabilir; aşırı iletkenli ve çok yüksek frekanslı hız­landırıcı boşluklar kullanma alanında, büyük ilerlemeler beklenmektedir.

1932 yılında E. O. Lawrence parçacıkların yörüngesini manyetik bir alanla eğrileştirmeyi düşündü; böylece parçacıklar birçok defa aynı elektrik alanı içinden, alanla aynı fazda kalarak geçmeye zorlanır: çembersel hızlandırıcılar bu ilkeye dayanır. Böylece parçacıklar her devirde hız kazanır ve çok yüksek enerjilere ulaşır. Manyetik alan sabitse, parçacıkların yörünge çapı her devirde artar ve sonunda, fırlatıldıkları mıknatısın uçlarına gelir; bu şekilde çalışan çevrimsel hızlandırıcı 30 MeV’a kadar çı­kabilir. Aynı ilkeye dayanarak, parçacıkların hızları üzerinde göreliliğin etkisini anlamak için hızlandırıcı frenkansı değiştirilerek birkaç yüz MeV elde edilebilir: bu sonuç, ağır iyonları hızlandırmada hala çok kullanılan eşzamanlı çevrimsel hızlandırıcılarda elde edilebilir.

Parçacık Hızlandırıcı Kullanım Alanları

Parçacık fiziği mümkün olan  en yüksek enerjili hızlandırıcıları kullanır. Kullanılabilecek bütün imkânlar sonrasında bir hızlandırıcının daha büyük bir hızlandırıcıya parçacık verici olarak da kullanılması, bu sonuncusununsa daha da büyük bir hızlandırıcıya aynı görevi yapması ender bir durum değildir. Böylece, laboratuvarların çoğunda çeşitli kuşaklara ait gerçek hızlandırıcı komplekslere rastlanmaktadır.

Ama hızlandırılmış parçacıkların da uygulama alanları vardır. İstenen parçacık ve enerjiye göre, hızlandırma tek­niklerinden biri veya öteki kullanılabilir. Nitekim, Van de Graaff hızlandırıcıları yarı iletkenlerin yüzeylerine ağır iyonları yerleştirmede, sanat eserlerinin tarihlerini belirlemede ve incelenmesinde kullanılır. Eşza­manlı çevrimsel hızlandırıcılar ağır iyonları hızlandırır ve çok küçük delikli filtreleri üretmede veya yüzey işlemede kullanılır. Nihayet çevrimsel elektron hızlandırıcıları hekimlikte, tü­mörlerin tedavisinde kullanılmaktadır.

Hafif parçacıklar olan elektronların yörüngeleri eğril­diğinde enerjilerinin bir kısmını ışımayla kaybetmesi, uzun süre çembersel elektron hızlandırıcılarının imkanlarını sınırlayan bir olay olarak kabul edildi; ancak bu görüş, fizikçiler, bu eş zamanlı hızlandırıcı ışımasının başka yöntemlerle elde edilmesi zor olan dalga boyunda fotonlardan oluşan yoğun bir akı oluşturduğunu görünce değişti. Eski eş zamanlı elektron hızlandırıcılar (ACO ve Orsay’deki DCİ gibi), sonra bu kullanım için özellikle tasarlanan ve yapılan hızlandırıcılar (Grenoble’daki ESRF Avrupa eş zamanlı hızlandırıcısı gibi) arka arkaya katı maddeleri, yüzey kusurlarını, proteinlerin ve başka organik moleküllerin yapılarını incelemek için kullanıldı.

Cern Bilim Merkezi

Parçacık Hızlandırıcılarda çok gelişmiş teknolojiler kullanır bu teknikler arasında çok yüksek frekanslı elektrik alanları, klasik veya aşırı iletkenli elektromıknatıs manyetik alanları, aşın vakumlar, karmaşık bilişim düzenekleri sayılabilir. Bu nitelikleriyle hızlandırıcılar, çok ileri teknikler için bir deneme aracı olmakta ve sanayileşmiş ülkeler (veya kıtalar) arasında büyük bir rekabet doğurmaktadır. Çok büyük boyutu ve çok yüksek mali­yetiyle bu bilimsel aygıtlar, yüksek bilim denen yeni bir bilimsel örgütlemenin geliş­mesini sağladı. Aynı zamanda uluslararası işbirliğinin yara­tılmasında da büyük katkıları olan bu hızlandırıcıların en önemli örneği 1952 yılında Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi adıyla kurulan ve daha sonra Avrupa Parçacık Fiziği Laboratuvarı (Cern) adını alan kuruluştur.

Higgs Bozonu Nedir?

Bu yazımızda çoğu insanın bilmediği bozon, Tanrı parçacığı gibi şeyleri anlamaya çalışacağız. Higgs Bozonu nedir? Bu sorunun cevabı basit: Onlara kısaca “Güç taşıyıcı parçacık” diyebiliriz. Yani bozonların süper kahramanı gibi bir şey.

Gözleyebildiğimiz tüm temel parçacıklar bozonlar ya da fermiyonlardır. Gözlenen bozonlar fotonlar, W ve Z bozonları ve tabiki HİGGS BOZONU’dur. W ve Z bozonları zayıf ve güçlü nükleer kuvvete sebep olurken, fotonlar elektromanyetik kuvvete sebep olur.

Asıl bozonumuz yani Higgs bozonuna bakacak olursak kütle çekim kuvvetine sebep olur.

 Peki neden Higgs Bozonuna “Tanrı Parçacığı” diyorlar?

Bir türlü bulunamadığı için bilim adamları tarafından “Lanet Olası Parçacık” (God Damn Particle) olarak isimlendirilmiştir. Fakat argo içerikli olmasından dolayı “Tanrı parçacığı” ismiyle anılmaya başlanmıştır.Bu isim onu daha da ilgi çekici bir hale getirmiştir. Görüldüğü üzere bilim adamları Tanrı’yı ( Allah’ı) aramıyorlar. Sadece Dünya ve evren oluşmadan önce ne vardı bunu bulmaya çalışıyorlar.

Eğer bozonlar olmasaydı belki şu an yıldızlar hatta evren olmayacaktı.

Peki bu bozonlar nasıl oluştu?

Evrenin oluşması hakkında bazı teoriler var. Genel olarak kabul edilen Big Bang’dir. Big Bang olduktan sonra saniyenin milyonda biri bir sürede etrafa kütlesiz ve saf enerjili parçacılar saçıldı. Burdan sonra bozonumuz devreye girdi. Higgs bozonu, kütleleri olmayan bu parçacıklara kütle kazandırmıştır. Yani hiçe, olmayan bir şeye kütle kazandırmıştır. Söylediğim gibi tıpkı bir süper kahraman. İşte ona bu yüzden ‘Tanrı parçacığı’ diyoruz.

Bu muhteşem keşifi kim yaptı?

Bu bozonun varlığı 1964 yılında Edinburgh Üniversitesi fizikçilerinden Peter Higgs tarafından ortaya atıldı ve onun soyadı verildi 48 yıl sonra 2012 yılında İsviçre’nin CERN laboratuvarında yapılan deneylerle varlığı kanıtlandı.

Peki bilim adamları bu parçacığı gördü mü diye soracak olursak cevap hayır. Eminim herkes bu parçacığı görmek istiyor ama maalesef ki Higgs görülemez. Bunun sebebi bir parçacıkla etkileşime girdiği anda yok olması.

Son olarak söylemek gerekirse bu çok büyük bir gelişme. Belki yıllar sonra çok büyük teknolojilere bunlar sayesinde ulaşacağız. Unutmamak gerekir eskiden bilgisayarlar oda büyüklüğündeydi,şimdi ise cebimize bile sığıyorlar. Bu bozonun bize ne ya da neler kazandıracağını bekleyip göreceğiz…

CERN ile ilgili izleyebileceğiniz bir belgesel:

https://youtu.be/9cysZCS-7EM

Atom Altı Parçacıkları Nelerdir?

Bu yazımda atom altı parçacıkları hakkında bilgiler vereceğim. Evrendeki görmüş olduğumuz cisimleri ve bu cisimler arası etkileşimi sağlayan parçacıkları kısaca bütün evreni fermion ve bozon adını verdiğimiz atom altı parçacık grupları oluşmaktadır. Şimdi biraz daha yakından tanıyalım bu parçacık ailesini:

Fermionlar nedir? Fermionlar, lepton ve kuarklardan oluşmaktadır. Lepton ve kuarklar şuanki bilgilerimize göre temel parçacıklar olarak kabul edilmekte.

Proton, nötron gibi ağır atom altı parçacıkları kuarklar oluşturur.
Spinleri 1/2 dir elektrik yükleri 2/3 ve -1/3 dür.

Kuark çeşitleri nelerdir? 6 çesit kuark var bunlar:

1. Aşağı kuark(d) , elektrik yükü:-1/3
2. Yukarı kuark(u) , elektrik yükü: 2/3
3. Taban kuark(b) , elektrik yükü:-1/3
4. Tavan kuark(t) , elektrik yükü:2/3
5. Tuhaf kuark(s) , elektrik yükü:-1/3
6. Çekici kuark(c), elektrik yükü:2/3

Atom Altı Parçacıkları Nelerdir

Proton: 2 yukarı 1 aşağı (u+u+d) kuarkdan oluşur. Elektrik yüklerini toplarsak protonun elektrik yükü +1 olur.
Spini ise 3 kuarktan ikisi zıt yönlerde eşleşerek birbirini götürdüklerinden spini 1/2 oluyor.
Bu 3 kuark protonun kütlesinin %1.3 gibi küçük bir kısmını oluşturur geri kalan %98.7 ise kuarkların kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamı oluşturur yani kuarklar kütlesinin yaklaşık 76 katı enerji taşımaktadır.

Nötron: 2 Aşağı 1 yukarı (d+d+u) kuarkdan oluşmaktadır ve elektrik yüklerini toplarsak 0 oluyor.
Spini 3 kuarkdan 2 si zıt yönlerde eşleşerek birbirini götürdüklerinen spini 1/2 oluyor.
Bu 3 kuark nötronun kütlesinin %1.6 gibi küçük bir kısmını oluşturuyor. Nötronun kütlesinin geri kalan %98.4ünü Einstenin e=mc’2 ilkesine uygun olarak kuarkların kinetik ve potansiyel enerjisi oluşturmaktadır.

Baryonlar ve mezonlar nelerdir? Baryonlar ve mezonlar, hadronlar ailesini oluşturur oluşturur. Hadronlar ikili ve üçlü kuarkların bir araya gelmesiyle oluşan ağır parçacıklardır.

Mezonlar: İkili kuark sistemlerinden oluşuyor ve 140 çesit mezon vardır.Mezonlar bir kuark ile herhangi bir karşıt kuarkdan oluşuyor. Mezonlar bir kuark ile karşıt kuarkdan oluştuğu için çok kararsızdırlar.

Baryonlar: Baryonlar üçlü kuark sisteminden oluşur. 3 kuark yada 3 anti-kuarkın bir araya gelmesiyle oluşuyor. Baryonlardan mezonlardan daha kararlı olsalar da birçok kararsız baryon vardır.

Leptonlar: Leptonlar atomun olmazsa olmazıdır ve hafif parçacıklardır. Yükleri nedeniyle atomu dengeler yükünü nötr yaparlar. Leptonların en bilineni kimyanın neredeyse tamamını oluşturan elektrondur. 6 çesit lepton vardır.

Leptonların nötrinoları yüksüzdür ve hiçbir madde ile ilişkiye girmez ve algılanamazlar. Nötrinolar sadece çekirdek bozunmalarında oluşan momentum eksikliklerinde farkedilir ve kütleleri( 0.000003 MEV) teorik olarak vardır. Leptonların spin şeklinde dönmeleri olduğu için yüklü leptonlar manyetik alan oluşturur.

Bozonlar nelerdir? Bozonlar 4 temel kuvveti oluşturan kuvvet taşıyıcı atomu bir arada tutan aynı zamanda atom ve atom altı parçacıklar arası etkileşimi sağlayan güç taşıyıcı parçacıklardır.
Bozonlar Bose-Einstein yoğunlaşmasına uyan parçacıklardır.
(Bose-Einstein yoğunlaşması bozonların mutlak sıcaklıkta(-271.15C) bir araya gelerek tekbir atom gibi davranmasıdır.)
Fermionlar 1/3 ,2/3 gibi kesirli spinlere sahipken bozonlar tam sayılı spinlere sahiptir.

Standart modele göre 5 çesit bozon vardır bunlar:
+W,-W,Z-foton ve higgs bozonudur.
W ve Z bozonları: Zayıf nükleer kuvvet ve Güçlü nükleer kuvveti oluşturuyor.
Foton: Elektromanyetik kuvveti oluşturuyor.
Higgs bozonu: Kütle çekim kuvvetini oluşturuyor.

Nükleer Santrallerden Enerji Üretimi

E=mc2 aslında her şey Albert Einstein’ın ispat ettiği bu enerji formülüyle başladı. Einstein bu formülde, herhangi bir maddenin kütlesinin (m) yok olduğunda ortaya müthiş bir enerjinin (c2) çıkacağını anlatmaktadır. Müthiş bir enerjiden kasıt formülde de belirtilen (c2) dir. Yani ışık hızının karesidir. Bu formül ile insanoğluna eşsiz bir hediye sunan Einstein, teknolojik dünyayı sarsmakla kalmayıp yazımıza da konu olan nükleer santrallerin doğuşuna sebep olmuştur.

Günümüzde elektrik enerjisi bol miktarda sürekli olarak istenmektedir. Dünya üzerinde bulunan ülkeler bu ihtiyacı karşılamak için çeşitli enerji politikaları geliştirerek yatırım yaparlar. Bu politikalarda kimi zaman yenilenebilir enerji kaynaklarını kimi zamanda yenilenemez enerji kaynaklarına öncelik verilir.

Yenilenebilir enerji kaynakları; Güneş Enerjisi, Su Enerjisi, Rüzgâr Enerjisi, Jeotermal ve Bio Enerjidir.

Yenilenemez enerji kaynakları ise; Kömür, Petrol, Doğalgaz ve Nükleer Enerji kaynaklarıdır.

Yenilenemez enerji kaynaklarının tamamı yeraltından çıkarılmakta ve elbette ki bir sonu olacaktır. Kurulum maliyetleri ve elde edilen enerji gibi kriterler karşılaştırıldığında bu kaynaklar yenilenebilir enerji kaynaklarına göre daha avantajlıdır.

Elektrik Enerjisi Üretiminde Kullanılan Santral Tipleri

1. Hidroelektrik Santraller (Suyun potansiyel enerjisinden faydalanılarak elektrik enerjisi üretilir.)
2. Termik Santraller (Yakacakların yakılmasıyla elde edilen enerji elektrik enerjisine dönüştürülür.)
3. Nükleer Santraller (Atomun çekirdeğinin parçalanmasıyla açığa çıkarılan enerji elektrik enerjisine dönüştürülür.)

Nükleer Santrallerin Çalışması

Nükleer santralin kurulabilmesi için gereken en temel hususlardan birisi de zenginleştirilmiş uranyumdur. Kullanılan Uranyum türleri; U-235, U-233, U-238 ve Plütonyum türleri; P-239, P-241 şeklinde sıralanabilir.

Uranyumun fisyon tepkimesine girerek bölünmesi sonucunda muhteşem miktarda enerji açığa çıkar. Gerçekleşen bölünme sonucunda nötronlar yüksek bir hızla Uranyum elementinin çekirdeğine çarpar. Bu çarpışmayla birlikte çekirdeğin kararsız hale geçmesine ve ardından da büyük bir enerjiyi açığa çıkartarak fisyon tepkimesine neden olur. Bu tepkime sonucunda ortama nötronlar yayılır. Bu nötronlar diğer Uranyum çekirdeklerine çarparak gerçekleştirilen ilk fisyon tepkimesini elementin her atom çekirdeğinde gerçekleştirene kadar devam ettirir. Ortaya çıkarılan enerji kontrol edilmediği müddetçe ölümcül kazalara sebebiyet verebilir. Kontrol etmek için reaktörlerde fazla nötronları tutan ve fisyon tepkimesine girmesini engelleyen üniteler mevcut halde bekletilir. Bu sayede kontrollü bir fisyon tepkimesi zinciri sağlanmış olur.

Nükleer santralin iç yapısına bakacak olursak, Uranyumun fisyon tepkimesine girmesiyle açığa çıkarılan enerji, su buharının çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılmasını sağlar. Isıtılan buhar, elektrik jeneratörüne bağlı olan türbinlere verilir. Türbin kanatçıklarına çarpan yüksek enerjili buhar, bilinen şekilde türbin şaftını çevirirken, jeneratörün de elektrik enerjisi üretmesini sağlamış olur. Jeneratörde biriken elektrik ise iletim hatları vasıtasıyla kullanılacağı yerlere gönderilir. Türbinden çıkan basınç ve sıcaklığı düşmüş buhar, tekrar kullanılmak üzere yoğunlaştırıcıya gönderilir ve su haline gelmesi akabinde tekrar bölünme ile açığa çıkan enerji ile ısıtılıp buhar haline getirilir ve döngü de bu şekilde devam eder.

Türkiye yaklaşık 80 milyonluk bir nüfusa sahiptir. Dolayısıyla, her ne kadar çevre dostu da olsa, yenilenebilir enerji kaynakları ile enerji ihtiyacının karşılanması çok güçtür. Nitekim bunun için çok büyük arazilere güneş tarlaları ve rüzgar türbinleri kurulması gerekir. Diğer bir seçenekse yazımıza da konu olan nükleer santrallerden enerji ihtiyacının karşılanmasıdır. Bu fikre ilk başta sıcak bakmayan çevreci bir kesim olacaktır elbette. Ama gerçektende iyi araştırıldığında günümüz itibariyle ülke ekonomisi adına hayati bir öneme sahip olduğu da anlaşılacaktır. Ülkemizin elektrik üretmek için Rusya, Azerbaycan, İran, Nijerya gibi ülkelerden doğalgaz temin ettiğini ve bunun karşılığında da milyar dolarlar harcadığı hepimizin malumudur. Bu da ister istemez bizi dışa bağımlı hale getirmekte ve özgürlüğümüzü kısıtlamaktadır. Bunun içindir ki, nükleer santral projelerinde yeteri kadar söz sahibi olup gelişmiş ülkelerdeki nükleer kullanım seviyelerini yakalamalıyız.

Hiçbir nükleer santralin yüzde yüz güvenli olduğu söylenemez. Alınacak güvenlik önlemlerinin seviyesine göre güvenilirlik düzeyi de değişmektedir. Nükleer santral konusunda ülkemizin tecrübesinin de yeterli düzeyde olmaması bu güvenilirlik konusunu iki kat daha önemli kılıyor. İstenilmeyen kazalara mahal vermeden, son teknoloji ile donatılmış güvenlik önlemlerini alıp artık bu teknolojiden ülkemizinde istifade ettirilmesi gerektiği kanısındayım. Gelişen teknolojinin hızıyla doğru orantılı olmasa da çevre bilincinin artığını da söyleyebiliriz. Bu bağlamda enerjiyi üretirken, kullandığımız kaynağın türü ne olursa olsun canlılar üzerinde uzun vade de kalıcı hasarların gelmemesine özen göstermeliyiz.

Dünyada ve Ülkemizde Üretilen Elektriğin Yakıt Kaynaklarına Göre Dağılımı [1], [2]

KAYNAKLAR	DÜNYA [3]	TÜRKİYE [4]
Petrol	%5,5	%1,0
Doğalgaz	%21,3	%46,2
Kömür	%41,0	%25,9
Hidro	%15,9	%24,4
Nükleer	%13,5	%0,0
Diğer (Yenilenebilir vb.)	%2,8	%1,9
TOPLAM	20 181 Milyar kWh	212 Milyar kWh

Yaşanılan Nükleer Kazalar [5]

1) 1957 yılında İskoçya’da meydana gelen Windscale kazası; bu kazada reaktörün civarına bir miktar radyasyon yayılmakla beraber ölümle veya akut radyasyon hastalığıyla sonuçlanan bir olay meydana gelmemiştir.

2) 1979 yılında ABD’de meydana gelen Three Mile adası kazası; normal bir işletim arızası, ekipman kaybı ve operatör hatası ile kazaya dönüşmüş, ancak kısmi reaktör kalbi erimesi meydana gelmesine rağmen reaktörü çevreleyen beton koruyucu kabuğun sayesinde çevreye ciddi bir radyasyon sızıntısı olmadığı söylenmiştir.

3) 1986 yılında Ukrayna’da meydana gelen Çernobil reaktör kazası; tek kelimeyle bir faciadır. 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 beton koruyucu kabuğun inşa edilmemiş olması olarak özetlenebilir.

4) 2011 yılında Japonya’da meydana gelen Fukuşima Nükleer Santrali kazası, 9.0 büyüklüğündeki Tōhoku depremi ve tsunamisi sonrasında meydana geldi. Honşu adası açıklarında meydana gelen bu deprem, Japonya’da büyük bir tsunamiye yol açtı. Tsunami Japonyaya çok büyük zarar verdi ve nükleer enerji santrallerinde arızalar meydana getirdi.

Nükleer Enerji Neden Gereklidir ?

Gelişmekte olan ülkelerdeki sanayileşme ve kentleşmeye paralel olarak insan nüfusunda meydana gelen hızlı artış; kişi başına düşen enerji ihtiyacını önemli derecede arttırmakla birlikte insanların her alanda enerjiye olan talebinin hızla artmasına neden olmuştur.

Dünyada, enerji üretiminde kullanılmak üzere yeni ve büyük yakıt rezervlerinin bulunmaması durumunda; tükenebilir enerji (fosil) kaynaklarından Petrol rezervlerinin 2050, doğalgaz rezervlerinin 2070 ve Kömür rezervlerinin ise 2170 yıllarında tükeneceği varsayılmıştır. Bu varsayım, küreselleşen dünyada enerji ve enerji üretimine olan ilgiyi arttırmış, enerji üretiminde kullanılan yetersiz kaynakları uluslararası politikalara yön veren bir amaç haline getirmiş ülkelerin; yeni enerji üretim alternatiflerine yönelmelerine neden olmuştur.

Dünyada enerji üretiminde kullanılan kaynak veya yakıtları:

• Termik Kaynaklar(Kömür, Petrol ve Doğalgaz)
• Nükleer Kaynaklar(Uranyum, Toryum ve Plütonyum)
• Hidrolik Kaynaklar(Denizler, Göller ve Akarsular)
• Diğer Kaynaklar(Güneş, Rüzgâr, Hidrojen, Jeoter.)

Şeklinde sınıflandırabiliriz. Bu kaynaklardan; termik ve nükleer kaynaklar; tükenebilir enerji kaynakları, hidrolik ve diğer kaynaklar ise yenilenebilir enerji kaynaklarıdır.

Termik kaynaklar, hidrolik kaynaklar, diğer kaynaklar ile nükleer kaynaklar arasındaki avantaj ve dezavantajları iyi analiz edersek, öyle zannediyorum ki sağlıklı bir sonuca varabiliriz.

Enerji üretiminde; kömür, petrol ve doğalgaz gibi fosil yakıtlarla çalışan termik santraller çevreye ve atmosfere pek çok zararlı gazlar bırakırlar. Bu zararlı gazlar; karbondioksit (CO2), azotoksitler (NOx) ve kükürtdioksit (SO2) gibi gazlardır.

CO2 gazı; sera etkisine (atmosferin ısınmasına) neden olmaktadır. NOx ve SO2 gazları ise; asit yağmurlarına neden olmaktadır. Asit yağmurları; göllerdeki doğal yaşamı tehdit etmekte, bitki örtüsünü, ormanları, tarımsal alanları, metalik ve betonarme yapıları geri dönüşü olmayan bir biçimde olumsuz etkilemektedir.

Termik (kömür) santrallerinin kül ve duman olarak çevreye vermiş oldukları emisyonlar içerisinde bulunan Uranyum ve Toryum gibi radyoaktif maddelerin sebep olduğu radyasyon kirliliği; aynı radyoaktif maddelerin kaynak olarak kullanılmasıyla  enerji üreten Nükleer Santrallerde oluşan radyasyon kirliliğinden 100 kat daha fazla olduğu gözlenmiştir.

Tükenmez (yenilenebilir) enerji kaynaklarıysa, yoğun enerji üretmezler. Bu kaynakların, coğrafi konum açısından her yerde bol miktarda bulunma olasılıkları da düşüktür. Bu kaynakların tek olumlu yönleri; yenilenebilir, yani “tükenmez” olmaları ve doğal kaynak olmaları nedeniyle çevreyi kirleten zararlı atık veya gazları olmamasıdır.

Nükleer yakıtlarla çalışan “nükleer santraller”; yoğun enerji kaynaklarıdır. 1 (kg) nükleer fisyondan (Nükleer yakıt olan radyoaktif maddenin (U235) parçalanması olayı) 90*106 (MJ)’luk enerji elde edilirken, 1 (kg) Linyitten 14-19 (MJ) , petrolden 45-46 (MJ),  Hidrojenden 121 (MJ) ve 1 (m3) doğalgazdan ise 39 (MJ) enerji elde edilir.

Nükleer  santraller; çevreye en az zarar veren, uygun fiyatlarla sürekli enerji üretimi sağlayarak yoğun bir şekilde enerji üreten santrallerdir. Nükleer santraller, sanılanın aksine çevre dostudur ve  enerji üretme verimliliği yüksektir.

Bugün dünyada bulunan 100 (MW)’ lık bir nükleer santralin her yıl yaklaşık olarak 2 Milyon Ton petrol tasarrufu sağlayarak, bu tasarruftan yaklaşık olarak 2,5 Milyon Ton’luk karbondioksit (CO2) emisyonunu engellediği ispatlanmıştır.

Bugün dünyada; 32 ülkede toplam 443 Nükleer Santral faaliyet göstermektedir. Dünyada bulunan 443 nükleer santralinin her birinin 100 (MW) ‘lık olduğu varsayılırsa; Bu durumda; (443*2 milyon ton) petrol tasarrufu ve bu tasarruf sonucunda (443*2,5 milyonton) karbondioksit (CO2) emisyonu engellenmiş olduğu yadsınamaz bir gerçek olarak karşımıza çıkmaktadır.

Nükleer enerji; çevresel açıdan avantajlarının yanında, ekonomisi ve temininde güvenilirlik gibi avantajları, taşıdığı risklerin düşüklüğüyle diğer enerji kaynaklarının yerine tercih edilebilecek bir enerji kaynağıdır.

Nükleer santral kurulmamış ülkelerde, nükleer enerjiye karşı bir ön yargı bulunmaktadır. Bu ön yargı, nükleer teknolojinin daha etkin bir şekilde tanıtımı ile kamuoyu yeterince bilinçlendirilerek ancak ortadan kaldırılabilir.Başka bir deyişle, nükleer teknolojiye karşı tutumlar ideolojiktir. Bu ideoloji; nükleer teknolojiyi kapitalizmle eş tutmaktadır. Onlara göre; nükleer teknoloji çok fazla miktarda “kapital” ve paralelinde “kapitalizm” anlamına gelmektedir. Oysa bugün, tesis halindeki nükleer santrallere en fazla sahip olan ülkeler, “sosyalist” ülkelerdir.

Nükleer enerji, dünyadaki enerji problemlerinin tek çözümü değildir ancak çözümün önemli bir parçası olduğu da asla unutulmamalıdır. En nihayetinde; nükleer çağda, nükleer teknolojiye, nükleer santrallere ve dahi nükleer enerjiye sahip olma gerekliliği aşikardır. Meseleye, bir nükleer enerji veya nükleer santral kazanımı olarak değil, bir “nükleer teknoloji” kazanım projesi olarak bakılmalıdır.

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN)

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN), Nükleer Araştırmalar için Avrupa Konseyi anlamına gelen Fransızca "Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire" sözcüklerinin kısaltmasıdır. 1953 yılında Cenevre'de merkezi laboratuvarlar kurulmasına karar verilerek ismi Fransızca "Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire" ve İngilizce "European Organization for Nuclear Research" olarak değişmiş ancak CERN kısaltması değişmeden kalmıştır.

İsviçre ve Fransa sınırında yer alan ve Cenevre şehrine yakın olan CERN, dünyanın en büyük parçacık fiziği araştırma laboratuvarıdır. CERN’in kuruluş amacı, üye ülkelerin kendi bütçe olanakları ile gerçekleştiremeyecekleri araştırmaları ortak olarak yürütebilmektir. CERN, Nobel ödüllerine de layık görülen çok önemli bilimsel buluşların yapıldığı bir merkezdir.

CERN İkinci Dünya Savaşından sonra Avrupa'nın fizik alanında ABD'ye yetişebilmesi için 12 Avrupa ülkesinin (Belçika, Almanya, Fransa, Danimarka, Hollanda, İngiltere, İsveç, İsviçre, İtalya, Norveç, Yugoslavya, ve Yunanistan) işbirliği ile 1954 yılında kurulmuştur. Kurulduğundan bu yana Merkez, çok geniş katılımlı uluslararası işbirliğinin başarılı bir örneği olarak hizmet vermektedir. CERN’e üye ülke sayısı2014 yılı itibariyle 21’dir.. Bu ülkeler; Almanya, Avusturya, Belçika, Bulgaristan, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Hollanda, İngiltere, İspanya, İsrail,  İsveç, İsviçre, İtalya, Macaristan, Norveç, Polonya, Portekiz, Slovakya ve Yunanistan’dır. Gözlemci olarak katılan ülke/kuruluş sayısı 7'dir. Gözlemci statüsündeki ülkeler; Amerika Birleşik Devletleri, Hindistan, Japonya ve Rusya Federasyonudur. Ayrıca, Avrupa Komisyonu, UNESCO ve JINR da CERN'de gözlemci olarak temsil edilmektedir. Türkiye 1961'den 2015 yılına kadar  gözlemci statüsünü sürdürmüş, 12 Mayıs 2014 tarihinde Cenevre’de imzalanan ve 22.01.2015 tarihli ve 6587 sayılı Kanunla onaylanması uygun bulunan “Türkiye Cumhuriyeti ile Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN) Arasında CERN’de Ortak Üye Statüsü Verilmesi Hakkında Anlaşma”ya dair beyanımızı içeren Mektup’un Dışişleri Bakanlığımız vasıtasıyla 06.05.2015 tarihinde CERN’e ulaştırılmasıyla birlikte Ülkemizin CERN’e Ortak Üyeliği gerçekleşmiştir.

LHC (eski LEP), SPS ve PS hızlandırıcı halkaları

CERN laboratuvarlarının temeli hızlandırıcılar ve dedektörler üzerine kuruludur. CERN'deki ilk hızlandırıcı 1957 yılında kurulan 600 MeV'lik proton hızlandırıcısıdır. 1959'da devreye giren 28 GeV'lik proton hızlandırıcısı (Proton Synchrotron, PS) ise bugün hala kullanılmaktadır. 1976'da işletmeye alınan 450 GeV süper proton hızlandırıcısı (Super Proton Synchrotron, SPS) ise birçok Nobel kazanan çalışmalara olanak sağlamıştır. 1989-2000 yılları arasında hizmet vermiş olan CERN’deki en önemli tesis elektron-pozitron çarpıştırıcısıdır (Large Electron-Positron Collider, LEP) ve bu çarpıştırıcı 100-200 GeV enerji aralığında çalışmıştır. Bu çarpıştırıcının 2001’de görevini tamamlamasından sonra aynı tünel içinde inşası 2008’de tamamlanan büyük hadron çarpıştırıcısı (Large Hadron Collider, LHC) 4 büyük deney sistemi (ATLAS, CMS, ALICE ve LHCb) ile önemli araştırma ve buluşların eşiğindedir. LHC, 10 Eylül 2008 tarihinde işletmeye alınmış, meydana gelen bir arıza nedeniyle işletmeye ara verilmiştir. LHC tesisinin resmi açılışı ülkemizin de temsil edildiği bir törenle 21 Ekim 2008 tarihinde yapılmıştır. Halen LHC’de 7 TeV enerjide proton-proton çarpışmaları gerçekleştirilmektedir.