Nükleer Enerji ALTERNATURK

NÜKLEER ENERJİ

Nükleer santrallar temel çalışma açısından termik santrallardan farklı çalışmazlar. Aralarındaki fark sadece nükleer santrallede enerji çekirdek tepkimelerinden oluşurken, termik santrallerde bu enerji kömür, akaryakıt, gaz gibi fosil yakıtlardan elde edilmektedir.
Nükleer santralın en büyük farkı içerisinde çekirdek tepkimelerinin yaşandığı reaktör kısmıdır diyebiliriz. Reaktörde atomlar zincirleme parçalanma tepkimeleri geçirirler. Buna fizyon denilmektedir. Bu tepkime sırasında atom çekirdeğine nötron parçacıkları gonderilir. Bu da çekirdeğin bölünmesine, bölünürkken de çevreye yeni nötron parçacıkları yaymasına sebep olmaktadır. etrafa yayılan nötronlar yeni çekirdekleri bölmekde ve tepkime zincirleme bir şekilde gerçekleşmektedir.

Burada parçalanmalar sırasında atom çekirdeğinde saklı tutulan enerji açığa çıkmakta bu enerji de tıpkı termal sistemlerde olduğu gibi buhar ünitesini beşlemekde oluşan buhar da türbinleri döndererek elektrik üretimi gerçekleştirilmektedir. Bu parçalanmalar belirli bir seviyede kontrol altına alınmazsa aşırı enerji istenmeyen şeylere sebep olabilmektedir. Bu nedenle santrallarda yavaşlatıcı sistemler mevcuttur. Nükleer yakıt, yavaşlatıcı sistem ve ısılaştırıcı bu tip santralların hepsinde bulunan üç temel öğedir.

Yandaki animasyonda notronların nasıl zincirleme tepkimeye sebep olduğu anlatılmakta izlemek için üzerine tıklayın.

Yakıt Çevrimi

Nükller yakıt diğer yakıtlara oranla çok pahalı bir türdür. Öncelikle uzun bir hazırlanma sürecinden geçirilen yakıt kullanım ve geri çevrim aşamalarından geçmek zorundadır. Yakıt olarak genellikle Uranyum atomu kullanılmaktadır. Uranyum önce yoğunlaştırılmakta sonra da 56 °C de süblimleşen UF6 heksaflüorür kristalleri halinde saflaştırılır. ancak U(238) U(235) izotoplarının karışmından olşan doğal uranyumdaki U(235) oranın yüzde 3 e çıkarılması gerekir. Bunu Sağlamak için de UF6 kullanılmaktadır.

Böylelikle uranyunum zengilleştirilmesi dediğimiz işlem gerçekleştirilmiş olur. Zengilleştirilmiş olan uranyum reaktörde kulanıma hazır hale gelmiştir. Bu aşamadan sonra Uranyum ortalama 5 sene yakıt olarak kullanılabilmektedir. Uranyum tam olarak bitmemekle birlikte bu süre sonrasında verimliliğini kaybeder. Reaktörden alınan uranyum geri kazanım tesislerine aktarılır. Burada oluştuğu uranyum ve plutonyum maddelerine ayrıştırılır. Çekirdek reaksiyonlarından sonra oluşan artıklar bu karışımdan ayrıldıktan sonra uranyum ve plutonyum tekrar zenginleştirme işlemine tabi tutularak yakıt olarak kullanılır.

Yakıttan ayrıldığını söylediğimiz reaksiyon artıklarının radyoaktiflik oranı yüksektir. bunun için atık maddeler dinlenme işelmine alınırlar. Belirli bir süre geçtikten sonra genellikle üzeri betonlanarak özel depolama alanlarında yeraltına gömülürler.

Basınçlı Su Reaktörleri

Nükleer santralların bir türü olan basınçlı su kullanılan reaktörler diğerlerine nazaran daha güvenlidir. Mecdut santralların 3/2 si bu türdendir. Bu reaktörlerde yakıt olarak zengilleştirilmiş uranyum, yavaşlatıcı ve ısılaştırıcı olarak su kullanılmaktadır. Yakıt, reaktörün içine çubuk şeklinde yerleştirilmektedir. Yakıt çubuğu kelimesi buradan türemiştir. Bu çubuklar zirkonyumdan yapılmış su geçirmez yuvalarda bulunur. Bu yuvalar reaktor içinde kaynamak için hazırlanmış suya batırılmış olarak bulunmaktadır. Yakıt çubuklarından gelen ısı, su sıcaklığını 326 °C ye kadar çıkartır. Suyun 100 °C de kaynamasını engellemek amacıyla hava basıncını 155 bara çıkarmak gerekir. Ayrıca çevreye dağılan nötronlar sudaki hidrojenlere çarparak yavaşlamış olurlar. 155 barlık basınca sahip 326 °C deki su bir boru yardımıyla çıkış ünitesine gonderilir. Bu borular ısı değiştiricisi(eşanjör) den geçerler. Isı değiştirici içerisinde su bulunur ve bu su böylece birden ısınmış olur. Bu da ani olarak 60 - 80 barlık buhar oluşması anlamına gelir. Bu buhar turboalternatorden geçirilerek elektrik eldesi sağlanmış olur.

Üst Üretken Reaktörler

Bu tip reaktörlerde yakıt olarak plutonyum kullanılır. Bu uranyum aslında basınçlı su üreten reaktorlerde tepkimeler sonrasında oluşmaktadır. Diğer reaktorlerin aksine üst üretken reaktörler yavaşlatma ünitesi bulunmaz. Bundan dolayı nötronlar yüksek bir kinetik enerjiye sahip olurlar. Üst Üretken reaktörler ikinci kuşak reaktör olarak görülmektedir.