Okunma: 776 kez

Hâlihazirda füzyon reaksiyonu ile çalisan bir nükleer reaktör mevcut degildir. Fikir olarak Haziran 1942’de ortaya atilan füzyon olayi ancak 1952’de bomba olarak denenebilmistir. Bu büyük gücün kontrol altina alinmasi, baska bir deyisle füzyona dayanan bir nükleer reaktörün yapilmasi ise henüz gerçeklestirilememistir. Ancak, bu konudaki çalismalar bütün hiziyla devam etmektedir. 

Günümüzde farkli sekillerde tasarlanmalarina ragmen temel olarak fizyon reaksiyonuna dayanan yüzlerce nükleer reaktör mevcuttur. Atom bombasinda çok kisa sürede gerçeklesen fizyon reaksiyonu, nükleer reaktörlerde daha uzun sürede gerçeklestirilerek olay kontrol altina alinir. 

Nükleer reaktörü olusturan en önemli elemanlardan birincisi uranyum yakittir. (239Pu’da yakit olarak kullanilabilir.)Uranyum radyoaktif özelligi düsük olan bir elementtir. Reaktörde reaksiyona girmeden önce lastik bir eldivenle bile tutulabilir. Ancak, fizyon reaksiyonu sonucunda olusan ürünlerin çogu oldukça radyoaktiftir. Nükleer reaktör çalismaya basladiktan sonra ne içine girmek ne de reaktörden çikan yakit atiklarina yaklasmak imkansizdir. 

Yakit olarak kullanilacak uranyumun reaktöre girmeden önce her türlü safsizliktan arindirilmasi gerekir. Ayrica yapisindaki 235U orani %3 dolayina yükseltilmis yani izotopik olarak zenginlestirilmis uranyum daha kullanislidir. Günümüzde yakit olarak UO2 tercih edilmektedir. Uranyumdioksit önce toz haline getirilip sonra 1 cm çap ve yüksekliginde küçük silindirler seklinde sikistirilir. Daha sonra firinda pisirilerek seramik yakit lokmasi haline getirilen bu silindirler 4 m uzunlugunda ince bir metal zarf içine yerlestirilerek yakit çubuklari elde edilir. Büyük bir reaktörde bu yakit çubuklarindan yaklasik 50.000 tane vardir. 

Reaktörün ikinci temel elemani nötron yavaslaticisidir. Bunun için ise su kullanilir. Uranyum yakit reaktörde bir su banyosuna daldirilmis çubuklar seklindedir. Fizyon reaksiyonu sonucunda olusan nötronlar yakit çubuklarindan su banyosuna geçerler. Su tarafindan yavaslatilan nötronlarin fizyon yapma yetenegi artar. Bu yavas nötronlarin yeniden uranyum yakit ile çarpismalari ise fizyon olayinin zincirleme reaksiyon seklinde sürmesini saglar.

 Fizyon reaksiyonu sonucunda olusan büyük isinin, yakitin kizismasini önlemek için ortamdan transfer edilmesi gerekir. Bunun için ise nötronlari yavaslatmak için ortamda bulunan suyun bir pompa ile devredilmesi saglanir. Yaklasik 300°C’de olan sicak su borular yardimi ile soguk su içeren bir hazneden geçirilir. Bu esnada isi transferi ile soguk su isinarak buhar olusur. Elde edilen buhar bir buhar türbininden geçirilerek isi enerjisi elektrik enerjisine dönüstürülür. 

Nükleer reaktörlerin en önemli elemanlarindan bir digeri ise kontrol çubuklaridir. Reaktörün kontrolü ortamdaki nötron sayisinin kontrolü ile mümkündür. Eger, fizyondan dogan nötronlarin olusma hizi uranyum yakit tarafindan yakalanma hizina esit ise reaktör ayni güçte çalismaya devam eder. Ortamdaki nötronlarin sayisi arttikça güç yükselir, azaldikça güç düser. Ortamda nötron kalmazsa reaksiyon durur. Bunun için, reaktöre kadmiyum veya bordan yapilan ve nötronlari soguran kontrol çubuklari yerlestirilir. Bu çubuklar reaktörde istenilen derinlige indirilerek reaksiyon kontrol altinda tutulur. 

Sonuç itibariyle bir nükleer güç reaktörü, temelde fizyon reaksiyonundan olusan isiyi yayan bir su isiticisidir. Aynen termik santrallerde oldugu gibi elde edilen isi ile sudan buhar; buharin türbinleri döndürmesinden ise elektrik enerjisi elde edilir. Prensip olarak birbirine çok benzeyen termik santrallerle nükleer santraller arasinda çok önemli farklar vardir. Öncelikle nükleer santraller, termik santrallerde oldugu gibi disari CO2 ve SO2 gibi gazlar salmazlar, kül birakmazlar. Bundan dolayi çevreyi kirletmedikleri söylenebilir.

Ancak, nükleer reaktörden çikan kullanilmis yakit yüksek radyoaktiviteye sahip bir çok madde içerir. Yüksek aktiviteli bu nükleer atiklarin çevreye ve insana zarar vermeden tasfiye edilmesi çok önemli bir problemdir. Bu atiklarin dis ortamla irtibati telafisi mümkün olmayan sorunlara yol açabilir. Bu konudaki en büyük gelisme nükleer atiklarin yeryüzünün 500 ile 1200 m altinda insa edilen özel depolara gömülmesidir.

Yer altinda gömülü olan nükleer atiklarin yeryüzüne çikmasini saglayacak tek mekanizma yeralti suyu ile temasi olacaktir. Bunun için, atiklarin gömülecegi yer seçiminde jeolojik ve çevresel faktörler dikkate alinir. Ayrica, bu atiklar yüksek sicaklikta cam eriyigi ile karistirilip metal silindirler içine bosaltilir ve sogudugunda camsi bir yapi olusturur. Cam suda çözünmeyen, uygun mekanik özelliklere sahip bir malzeme oldugundan yer altindaki nükleer atiklarin yeryüzüne çikma ihtimalini daha da azaltmaktadir. Aslinda nükleer atiklarin tehlikesi, kursun, civa ve arsenik gibi zehirli atiklara kiyasla daha azdir. Çünkü, nükleer atiklarin radyoaktivitesi zamanla azalirken, zehirli atiklar çevreye atildiklari ilk günkü gibi kalirlar.

Etiketler:  

Bilimler
Kimya
Nükleer Reaktörler

Sadece kayıtlı kullanıcılar yorum yazabilirler.
Lütfen hesabınıza giriş yapınız veya kayıt olunuz.

---