Nükleer reaktör, nükleer santral, nükleer enerji santrali nedir? Nükleer enerji sanrali nedir? Nükleer Enerji Santrali=> Rady...
Nükleer reaktör, nükleer santral, nükleer enerji santrali nedir?
Nükleer enerji sanrali nedir?
Nükleer enerji sanrali nedir?
Nükleer Enerji Santrali=> Radyoaktif maddelerin, atomların reaktörler vasıtasıyla bölünmesi sonucunda ihtiyaç duyulan ısı ve elektrik enerjisinin üretildiği tesistir!
Sebep: İç başlık ve sual düzeni!!
Nükleer Enerji Santrali Nedir?
Nükleer Enerji
Nükleer enerji ve özellikleri nedir?
Buradan öğrenebilirsiniz >
nükleer enerji santralleri nedir?
Nükleer enerji santralları, kömürle çalışan termik santrallardan pek değişik değildir. TerÂmik santrallarda kömür yakılarak su kaynatıÂlır, böylece elde edilmiş buğu gücüyle bir türbin döndürülür ve türbin elektrik üretir. Nükleer enerji santrallarında ise, lüzumlu ısı atomların bir reaktörde bölünmesiyle üretilir.
Reaktör Tipleri. Kullanılabilir oranda enerji üreten ilk reaktörler 1950'lerde İngilteÂre'deki Calder Hall'da kuruldu. Bu reaktörler aslında askeri amaçla plütonyum üretmek ve nükleer enerji mevzusunda tecrübe kazanmak için kurulmuştu; bunlarda elektrik üretimine 1956'da başlandı. Bu reaktörlerin yavaşlatıcıÂları, Fermi'nin reaktöründe olduğu benzer biçimde grafitÂti; yakıt olarak, magnezyum alaşımından bir kap içine yerleştirilmiş organik uranyum metali kullanılıyor ve sistem basınçlı karbon dioksitle soğutuluyordu. Tepkime esnasında oluşan ısıyı emen karbon dioksit bunu ısı değiştiriciÂlerine taşıyor ve ısı burada, elektrik üretmeye yarayan türbo-alternatörleri çalıştıracak buÂharı elde etmek için kullanılıyordu. Bu reakÂtörlere "magnox" tipi reaktör denirdi; hemen sonra bunların benzeri başka reaktörler yapılÂdı ve Geliştirilmiş Gaz Soğutmalı Reaktör (AGR) tipi ortaya çıktı.
1950'lerin başlarında ABD'li bilimciler, denizaltılarda güç membaı olarak kullanılmak suretiyle minik reaktörler geliştirme çabasına giriştiler. ABD'li yetkililerin elinde çok mikÂtarda zenginleştirilmiş uranyum (U-235 oranı artırılmış uranyum) vardı; yavaşlatıcı olarak da grafit yerine su kullanmayı düşündüler. Aslında su nötronları soğurur, doğrusu içinde meblağ ve zincirleme tepkimeyi sürdürmeye yarayan nötronların sayıca azalmasına niçin olur; fakat nötronları yavaşlatmakta grafitten daha etkilidir. Denizaltılar için minik reakÂtörler yapmayı başaran ABD'li bilimciler hemen sonra, ucuz elektrik üretebilecek bir reaktör geliştirmenin yollarını aramaya başlaÂdılar. Bu çalışmaların sonucunda iki ana reaktör tipi tasarımı geliştirildi: Basınçlı Su Soğutmalı Reaktör (PWR) ve Kaynar Sulu Reaktör (BWR).
PWR tipi reaktörlerde yakıt olarak, yaklaÂşık yüzde 3 oranında U-235 içerecek şekilde zenginleştirilmiş ve hususi alaşımdan yapılmış bir kutu içine yerleştirilmiş uranyum dioksit kullanılır. Yavaşlatıcı ve soğutucu olarak da sudan yararlanılır. Pompalanan su ilkin reakÂtörde dolaştırılır, sonrasında ısı değiştiricisine aktaÂrılır; reaktörde ısınan su, ısı değiştiricisindeki ikinci bir su devresinde buhara dönüştürülür ve bu buğu elektrik üreten türbinleri çalıştıÂrır. BWR tipi reaktörde, reaktörün "kalp" kısmı, doğrusu zincirleme tepkimenin oluştuğu bölüm PWR'ninkiyle aynıdır; fakat bunlarda ikinci bir su sistemi yoktur ve reaktörün soğutma devresinden çıkan buğu direkt türbinlere beslenir. Nükleer enerji üretmekte olan ülkelerin pek çoğunda PWR ya da BWR tipi reaktörler kullanılır.
Reaktörün İçi. Çağdaş nükleer reaktörlerÂde, yakıt elemanları olan uranyum çubukları reaktörün içine demetler halinde yerleştirilir. Çubuklar kafes biçiminde düzenlenir; böylece soğutma sıvısı ya da gazının bunların arasınÂdan akarak ısıyı emmesi ve taşıması sağlanır. Yakıt elemanlarının arasındaki kanallara, koÂlayca nötron soğurabilen ve böylece zincirleÂme tepkimeleri durdurabilen bir maddeden (mesela bordan) yapılmış "denetim" çubukÂları yerleştirilir. Bu çubuklar bulundukları kanallarda yükseltilip alçaltılarak enerji üreÂtim miktarı denetim altında tutulabilir. Tüm yakıt elemanları ve denetim çubukları yavaşÂlatıcı olarak kullanılan malzemeye gömülmüş durumdadır. Yavaşlatıcı olarak grafit, su ya da ağır su (bir hidrojen izotopu olan döter-yum bakımından varlıklı su) kullanılabilir. Reaktörün bu kalp kısmı, çekirdek bölünÂmesi esnasında ortaya çıkan ışınımın (radyasÂyonun) dışarı sızmasını engellemek amacıyla çok kalınca bir beton ya da çelik kalkanla çevrilidir.
"Süratli" Reaktörler. Her uranyum çekirdek
bölünmesi tepkimesinde iki ya da üç nötron özgür kalır. Oysa zincirleme çekirdek bölünÂmesi tepkimesini sürdürebilmek için bunlarÂdan yalnızca birine gerek kalmıştır ve sonuçta çok sayıda nötron "yedek" olarak kalır. YeÂdeklerden bazıları kaçar; fakat bunlar reaktör kalkanı, yavaşlatıcı ve çekirdeği bölünemeyen U-238 tarafınca tutulur. Geriye kalanlar da denetim çubuklarıyla "temizlenir".
Daha ilkin açıklanmış olduğu benzer biçimde, U-238'de tutuÂlan nötronlar bu uranyum izotopunun çekirÂdeği bölünebilir plütonyuma dönüşmesine neÂden olur. Plütonyum bir atık değil, potansiyel kıymeti U-235'inkinden daha büyük olan bir yakıttır. Oluşan plütonyumun bir kısmı, ısıl (doğrusu ısı üreten, termik) reaktörlerde çekirÂdek bölünmesine uğrar; fakat kalanı, kullanılÂmış yakıtın tekrardan işlenmesi esnasında ayrılıp geri kazanılabilir. Ayrılan bu plütonyum taze yakıt çubukları haline getirilebilir ve "süratli" reaktörlerde kullanılabilir. Bu tür reaktörleÂrin yavaşlatıcıları olmadığı için, bunlarda nötÂronların yavaşlatılması söz mevzusu değildir. Fakat plütonyum çok tehlikeli bir maddedir ve taşınırken büyük itina gösterilmesi gerekir.
Süratli reaktörlerde aynı miktar uranyumla, "konvansiyonel" ısıl reaktörlerdekine oranla 50-60 kat daha çok enerji üretilebilir. Süratli reaktörlerde, ısıl nükleer reaktörlerden bir yan ürün olarak çıkan plütonyum yakılabildi-ği benzer biçimde, çekirdeği bölünebilir olmayan ve ısıl reaktörlerce "yakılamayan" U-238 de plütonÂyuma dönüştürülebilir; bu yüzden bu tip reaktöre süratli üretken reaktör de denir.
İlk ticari amaçlı süratli reaktör Fransa'nın güneybatısındaki Creys-Malville'de kuruldu; Super Phénix (Süper Anka) adında olan bu reaktörde soğutucu olarak sıvı sodyum kullaÂnılmaktadır. SSCB ve İngiltere'de de elektrik enerjisi üreten süratli üretken reaktörler vardır.
Teknik Güvenlik
Çekirdek bölünmesi olduğu süre bir takım radyoaktif parçacık ortaya çıkar. Bu parçacıkÂlar bozunur (parçalanır) ve ışınım (radyasÂyon) yayarlar. Yayılan ışınım kansere ve gelecek kuşaklarda gen bozukluklarına yol açabilir; vücuttaki dokuları tahrip ederek ölümlere niçin olabilir . Nükleer reaktörler hem tesiste çalıÂşanların ışınıma uğrama tehlikesini hem de atmosfere ışınım sızmasını olabildiğince azalÂtacak şekilde tasarımlanır ve yapılır. Fakat gene de ışınım sızıntıları olmuştur. Mesela, İngiltere'nin kuzeyindeki Cumbria'da kurulu olan Sellafield santralındaki sızıntılar, İrlanda Denizi'nde 1950'lerden bu yana ciddi radyoÂetken kirlenmeye yol açmıştır.
Yakın zamanlarda ABD ve SSCB'de son aşama ciddi nükleer santral kazaları oldu. 1979'da ABD'nin Pennsylvania eyaletindeki Harrisburg'ta kurulu olan Three Mile Island reaktöründe, aşın ısınmadan lanan kısmi bir kalp erimesi oldu ve radyoaktif gazlar atmosfere firar etti. Bundan daha da kötüsü, Nisan 1986'da SSCB'de Kiev yakınlaÂrındaki Çernobil reaktöründe ortaya çıkan patlamadır. Hasar gören reaktörden kaçan radyoaktif parçacıkların oluşturduğu devasa bir bulut Avrupa'nın içlerine, 2.000 kilometrelik bir uzaklığa yayıldı. SSCB'de 31 kişinin öldüÂğü, 200 bin kadar kişinin de evlerini terk etmek zorunda kalmış olduğu bildirildi. Gelecek yıllarda daha da çok kişinin ışınımın yol açmış olduğu hastalıkların kurbanı olacağından korkulmakÂtadır. Çernobil kazasında anında ortaya çıkan bir başka tesir de, atmosferden yer yüzeyine inen radyoaktif parçacıkların SSCB'de ve çevre ülkelerde toprağın ve suyun kirlenmesiÂne niçin olmasıydı.
Nükleer Atıklar. Birkaç yıl geçtikten sonrasında reaktördeki kullanılmış yakıtın yenisiyle deÂğiştirilmesi gerekir. Nükleer bir reaktörde kullanılmış yakıt çubukları ortalama olarak yüzde 97 oranında yanmamış uranyum, yüzde 2 oranında atık ürünler ve yüzde 1 oranında da plütonyumdan oluşur. Bazı çekirdek böÂlünmesi ürünlerinin zaman içinde bozunabilmesi için, bu çubuklar birkaç yıl suyun altında tutulur. Sonrasında da, yüksek düzeydeki radyoakÂtifliklerini hâlâ korur durumdayken tekrardan işlenir; uranyum geri kazanılır, plütonyum ayrılır, geriye atık ürünler kalır.
Radyoaktif atıkların pek bir çok duvarları çok kattan oluşan tanklarda depolanır. Atıklar bir tür camsı madde içine "doldurularak" yeraltına da gömülebilir. Birçok atık ürün son aşama yavaş bozunduğundan, bunların radyoaktifliÂği binlerce yıl süresince sürer; bu da uzun soluklu bir çekince oluşturur.
Çekirdek Kaynaşması
Günümüzde kullanılan reaktörlerde, ağır atomların parçalanmasıyla açığa çıkan çekirÂdek bölünmesi enerjisinden yararlanılmaktaÂdır. Fakat çekirdek kaynaşması, doğrusu hafifçe atomların çekirdeklerini bir araya getirip kayÂnaştırarak da nükleer enerji elde edilebilir. Güneş ve başka yıldızların enerjisi bu tür bir tepkimeden lanır; çekirdek kaynaşmaÂsı hidrojen bombasının da temelini oluşturur. Çekirdek kaynaşmasına dayalı enerji santral-larında, tepkimenin güvenilebilir ve denetleÂnebilir koşullar altında gerçekleştirilmesi geÂrekir.
En iyi netice veren kaynaşma, iki hidrojen izotopu (döteryum ve trityum) içinde gerçekleşenidir. Döteryum ve tritÂyum çekirdekleri kaynaşarak, bir helyum çeÂkirdeği ile beraber bir nötron oluştururlar ve bu sırada devasa oranda enerji açığa çıkar. Deniz suyu sınırsız bir döteryum membaıdır; trityum da, gene bolca bulunan ve hafifçe bir eleÂment olan lityumdan elde edilebilir.
Ne var ki, çekirdek kaynaşmasını gerçekÂleştirmek çekirdek bölünmesini gerçekleştirÂmekten daha zor olsa gerek. Bu güçlük, içerdikleri protonlar sebebiyle artı elektrik yüklü iki çeÂkirdeğin birbirini kuvvetle itmesi ve bir araya çok güç getirilebilmelerinden lanır. Bu organik engeli aşmak için iki çekirdeğin hızla birbirine yaklaştırılması gerekir. Bunu gerÂçekleştirmenin bir yolu, gaz halindeki yakıtı ısıtmaktır. Eğer bir gaz yeterince yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtılırsa (burada söz mevzusu olan milyonlarca aşama santigratlık bir sıcakÂlık düzeyidir), atomlarındaki elektronlar çeÂkirdeğin çekim etkisinden kurtulabilecekleri bir hıza ("kurtulma hızı"na) ulaşır ve özgür bırakılırlar. Böylece, elektriksel olarak yansız duÂrumda bulunan gaz, hızla hareket eden yüklü parçacıklardan oluşan ve plazma denen bir yapıya dönüşür (bak. Madde). Plazma ne denli sıcaksa, çekirdekler de o seviyede süratli haÂreket eder.
Düzgüsel hava yoğunluğunun yüz binde biÂrinden daha azca bir yoğunluğu olan plazmanın ihtiva ettiği madde miktarı da organik olarak çok azdır. Eğer bu ısı ve yoğunluktaki plazÂma bulunmuş olduğu kapla temas ederse kabın duÂvarları erir, plazma soğur ve tepkime durur.Problem, sıcak plazmayı bulunmuş olduğu kabın duÂvarlarından uzak tutmaktır.Bu, magnetik alanlardan yararlanılarak baÂşarılabilir. Plazma elektrikle yüklü parçacıkÂlardan oluştuğu için hem elektriksel, hem de magnetik kuvvetlerden etkilenir. Böylece plazma, magnetik alan yardımıyla, sınırı olan bir bölgede tutulabilir. Bunu gerçekleştirmek için gaz, "halka" (torus) denen, otomobil lasÂtiği biçiminde ve bir takım magnetik bobinle kuÂşatılmış bir vakum kabına konur. İçinden geÂçirilen elektrik akımı gazı ısıtır ve aynı zamanÂda da bir magnetik alan yaratır. Dışta buluÂnan mıknatıslarla beraber bu alan, tepkimeye giren karışımı halkanın iç duvarlarından uzakÂta meblağ. Plazma, uğraşılması oldukça güç bir madÂdedir; bu yüzden bilim adamları bir başka çeÂkirdek kaynaşması yöntemi araştırmaya girişÂmişlerdir. üstünde çalışılan yöntemlerden biri laser füzyonu'dur; bu yöntemde çekirdekÂleri kaynaştırılacak maddeler (döteryum ya da trityum) kuvvetli bir laser bombardımanına tutulur. 1989'da gerçekleştirildiği ileri sürülen bir başka yöntem de soğuk füzyon'dur. Bazı bilim adamları asla ısı kullanmadan, laboratu-varda bir kap içinde döteryum-döteryum kayÂnaşması sağladıklarını açıklamışlardır. Fakat bu yöntemin geçerliliği hâlâ tartışmalıdır.
Çekirdek kaynaşması araştırmaları 1950' lerden beri sürmektedir. En gelişkin gözlem projelerinden biri Avrupa'da, Avrupa Atom Enerjisi Topluluğu'nun (Euratom) denetiÂminde yürütülmektedir. Bu projenin merkezi İngiltere'de Oxfordshire'daki Culham'da kuÂrulu olan JET reaktörüdür. Buna benzer reÂerkek oyuncular ABD, SSCB ve Japonya'da da kurulÂmaktadır.
Çekirdek kaynaşması tepkimesiyle üretileÂbilecek enerji miktarı, çekirdek bölünmesiyle elde edilenden çok daha büyüktür. Eğer füzyon güvenli bir şekilde gerçekleştirilebilirse, geleceğin füzyon reaktörleri çok azca nükleer yakıta gereksinim gösterecek ve o seviyede de azca atık üretecektir.
MsxLabs TemelBritannica
nükleer santral nedir?
Bu ileti 'en iyi yanıt' seçilmiştir.
Nükleer Enerji Santrali Nedir?
Nükleer Enerji
Nükleer enerji ve özellikleri nedir?
YORUMLAR