Güncelleme Tarihi: 11 Ocak 2023
İnsanlık enerjiyi keşfettiğinden beri ona ulaşmak için çeşitli yöntemler denemiştir. Günümüzde de hala kullanımı devam eden termik santraller, hidroelektrik santraller ilk olarak kullanılmaya başlanan yöntemlerdi. Teknolojinin gelişmesi ve maddenin yapı taşları, atomları öğrendikçe yeni bir yöntem keşfettik. Nükleer enerji kavramı, İkinci Dünya Savaşı sonrasında, atomdan ortaya çıkan devasa enerjinin kontrol edilerek kullanılması mantığıyla ortaya çıktı. Evrendeki temel kuvvetlerin büyüklük sıralamasına bakarsak o çok küçük atomlar arasında devasa güçlere sahip bağlar olduğunu görebiliriz. Öyle ki atomlar arasındaki güçlü ve zayıf etkileşim adındaki bu kuvvetler, makro evrenin işlemesini sağlayan dev gezegenlerin ve yıldızların kuvveti, kütle çekim kuvvetinden daha güçlü. Haliyle bu bağları koparmaya veya tekrar üretmeye kalktığımızda devasa enerjiler ortaya çıkıyor. Nükleer enerji ise her anlamda evrendeki en yüksek enerji kaynaklarından. Hatta Dünya’nın en büyük enerji kaynaklarından biri olan Güneş de bir nevi nükleer santral. 1950’li yıllarda yapılan atılımlarla dünyanın önde gelen devletleri nükleer enerjiyi kullanmaya başladı. Ülkemizde de inşaatı devam etmekte olan Akkuyu Nükleer Santrali’nin 2023 yılında hizmete girmesi bekleniyor. Nükleer santraller yıllar boyunca pek çok tartışmaya sebep oldu. İnsanlık tarihine yaşanan kazalar ile derin yaralar bıraktı. Konu hakkında çoğu kişinin farklı görüşleri bulunmakta. Kimisi nükleer enerjiyi çevre dostu görürken kimisi patlamaya hazır bir bomba olarak anlatıyor. Peki gerçekten nükleer santraller gerekli mi?
Nükleer Enerji Nedir?
Günümüzde nükleer reaktörlerde fisyon enerjisi kullanılır. Peki fisyon enerjisi nedir? Öncelikle bir kavram hakkında değerlendirme yapmadan önce onun ne olup ne olmadığını öğrenmemiz gerekir. Aynı biz insanların düzenli ve dengeli bir hayat sürmek istemesi gibi evrenin temel yapı taşı olan atomlar da dengeli olmak ister. Hidrojen ve Helyum gibi atom kütlesi nispeten daha az olan atomlar kararlı yapıya sahipken, ağır atom olarak adlandırılan, atomik kütlesi epey fazla olan uranyum, plütonyum, toryum gibi atomlar kararsızdır. Kararsız atomlar sürekli bir parçalanma eğilimi gösterir. İçerisinde bulunan atomdan küçük yapı taşlarını sistemlerinden atarak daha kararlı atomlara dönüşürler. Bu dönüşüm sırasında devasa enerjiler ortaya çıkar.
Atomların bozunumu zincirleme reaksiyon denen kavramla sağlanır. Örneğin bir uranyum atomu, nötron ile bombalanır. Bu bombalanma sonrasında parçalanan uranyum atomundan çevreye nötronlar dağılır. Bu nötronların da yakında bulunan diğer uranyum atomlarına çarpmasıyla, tersinmez ve devamlı bir zincirleme reaksiyon oluşturulur. Bu işlem nano saniyeler içerisinde gerçekleşir. Uranyum atomunun parçalanması sırasında ortaya çıkan ısı enerjisi ile reaktör çevresindeki ağır su buharlaştırılır. Buharlaşan ve yüksek ısıya sahip gaz, buhar odalarındaki ısıtma borularına aktarılır. Buhar odalarında ısınan su, buharlaşarak rüzgar türbinlerine aktarılır. Türbinlerde mekanik enerji jeneratörler vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür.
Nükleer Santral ve Atom Bombası Arasındaki Farklar
Günümüzde nükleer kelimesi geçtiğinde aklımıza santrallerden sonra atom bombası geliyor. Temelde aynı çalışma ilkesine ve kaynaklara sahip bu iki yöntemin farklarını anlamak gerekir. Atom bombaları bu zincirleme reaksiyonun bilerek ve isteyerek kontrolsüz bir şekilde meydana getirilmesiyle oluşur. Bir atom bombası patladığında radyoaktif elementin bozunma süresi çok kısadır. Ortaya çıkan devasa enerji kontrolsüz olarak çevreye yayılır. Aslında nükleer santraller de bir atom bombasıdır. Fakat atom bombasına kıyasla kontrollü olarak zincirleme reaksiyonlar gerçekleşir. Daha kolay kavramak için nükleer enerjiyi bir canavar, nükleer santralleri ise onu kontrol altında tutmak için kurulan kafesler olarak düşünebiliriz. Atom bombasında saflığı yüksek ve güçlü radyoaktif elementler kullanılırken, nükleer reaktörlerde saflığı düşük ve güçsüz elementler kullanılır. Radyoaktif elementlerin içine karıştırılan, moderatör olarak adlandırılan elementler sayesinde zincirleme reaksiyon yavaşlatılır ve kontrol altına alınır.
Nükleer Santral Güvenliği
Fotoğraf: Robert Armstrong
“Nükleer santraller, kontrollü atom bombalarıdır.” cümlesi bile korkmamıza neden oluyor. Neyse ki nükleer santraller günümüzde en yüksek güvenlik önlemlerinin alındığı bölgelerden biri. Peki bir nükleer santralde işler yolunda gitmezse ne olur?
Nükleer santrallerde sorun çıkması için birçok sebep bulunmaktadır. Reaktör çekirdeği neredeyse bir yumurta kadar narindir. Enerji üretimi sırasında zincirleme reaksiyonun kontrolden çıkması, nükleer santrallerdeki başlıca tehlikedir. Nükleer santraller deprem, sel ve tsunami gibi doğal felaketlerden etkilenebilir. Reaktöre yönelik sabotaj veya saldırı düzenlenme riski vardır. Bu gibi sebeplerle çoğu nükleer santral askeri düzeyde güvenlik önlemleriyle korunur. Tarihte yaşanan nükleer santral kazaları, mühendislik hataları ve ihmalkarlıklar sonucunda yaşanmıştır.
Tarihimizde Çernobil, Fukuşima gibi büyük facialar bulunmakta. Nükleer reaktörlerde bulunan radyoaktif elementlerin güçsüzleştirilmiş olduğundan bahsetmiştik. Nükleer santraller hiçbir zaman atom bombası gibi patlamaz. Kaza sırasında bir patlama yaşanabilir fakat çok yıkıcı bir patlama değildir. Asıl büyük tehlike patlama sonrası açıkta kalan reaktör çekirdeği ve ısı sebebiyle eriyen moderatör elementlerdir. Genellikle karbon ve ağır su olan bu moderatör elementler, erime sonrası havaya ve toprağa, dolayısıyla suya karışmaya meyillidir. Bu duruma nükleer kirlenme denir. Nükleer kirlenme sonrası kazanın yaşandığı bölge, canlı yaşamına uygunluğunu yitirir. Bölgeye yakın olan diğer ülkelerde bile nükleer kirlenmenin etkileri görülebilir. Radyoaktif maddeler canlı vücudundaki hücreleri etkiler. Araştırmalar sonucu Karadeniz Bölgesi’nin de içinde bulunduğu,Çernobil’e yakın alanlarda yaşayan insanlarda kanser, kusurlu doğum ve mutasyon oranlarının arttığı gözlenmiştir.
Nükleer Enerjinin Artıları ve Eksileri
Nükleer enerji halen daha tartışması süren bir yöntemdir. Bu yönteme biraz daha objektif yaklaşmak için basit bir artılar ve eksiler tablosu oluşturalım. Karar vermek siz değerli okuyucularımıza kalsın.
Artıları:
- Nükleer enerji diğer enerji kaynaklarına göre katbekat fazla enerji üretmemizi sağlar. Bir nükleer santral onlarca kömür santraline, binlerce rüzgar tribününe denktir.
- Nükleer santraller, doğru bir şekilde kullanıldığında fazlasıyla çevrecidir. Nükleer atıkların etkili bir şekilde yok edildiğini varsayarsak, atık olarak dışarıya sadece su buharı bırakır. Diğer santraller arasında en düşük karbon emisyonu oranına sahiptir.
- Nükleer santrallere sahip devletler, enerji kaynağı olarak doğalgaz veya kömüre ihtiyaç duymadığı için ekonomik ve siyasi bağımsızlık kazanır.
- Son dönemde gelişen teknolojiyle birlikte nükleer atıkların %80’i geri dönüştürülerek tekrar kullanılabiliyor.
Eksileri:
- Nükleer Santral kurmak zor ve maliyetlidir. Kaynak olarak kullanılan uranyum gibi radyoaktif elementler doğada zor bulunduğu için pahalıdır.
- Nükleer enerji, tam olarak sürdürülebilir bir enerji kaynağı değildir.
- Atomların bozunması sonucu ortaya çıkan radyoaktif atıklar yıllar boyu çevreye zarar vermeye devam edebilir. Nükleer atıkların yok edilmesi fazlasıyla maliyetlidir. Bu gibi sebeplerden ötürü devletler, onları yok etmek yerine toprağa gömmeyi tercih eder.
- Plütonyum gibi bazı radyoaktif atıklar, atom bombası yapımında kullanılabilir
- Nükleer santraller soğutma suyu ihtiyacı sebebiyle kıyı kesimlere kurulur. Bu sebeple sel, tsunami ve deprem gibi doğal felaketlerden kolaylıkla etkilenebilir.
- Ömrünü dolduran nükleer santralleri kapatmak zor ve maliyetlidir.
Nükleer Enerjinin Geleceği: Füzyon Enerjisi
Fotoğraf: Wikimedia Commons
Günümüzde nükleer santrallerde fisyon enerjisinin kullanıldığından bahsetmiştik. Atomlar aracılığıyla enerji üretmenin bir diğer yolu da yıldızların enerjisi olan füzyon enerjisidir. Füzyon neredeyse tam anlamıyla fisyon enerjisinin tersidir. Fisyon yönteminde atomların bozunumu sonucu ortaya çıkan enerji kullanılıyorken, füzyon yönteminde atomların birleşmesi sonucu ortaya çıkan enerji kullanılıyor. Yıldızlarda bol miktarda bulunan hidrojen atomları, yıldızın devasa kütle çekimi ile sıkışıyor ve birbirine kaynaşarak helyum atomuna dönüşüyor. Bu kaynaşma sonucu fisyon enerjisinden katbekat büyük olan enerjiler ortaya çıkıyor. Bu sayede Güneş, gezegenimize ısı ve ışık yollayabiliyor.
Füzyon yönteminde amaçlanan aslında yıldızları taklit etmek. Fakat yıldızların devasa kütle çekimini dünya üzerinde oluşturmamızın imkanı yok. Bu sebeple ufak bir hile ile elektromanyetizmayı kullanıyoruz. Elektromanyetik akım içerisine yerleştirilen hidrojen ve türevleri, akımın yarattığı kuvvet sonucu yüksek basınç altında çarpışarak helyuma dönüşüyor. Hidrojen, evrende en çok bulunan ve zararsız elementlerden biri. Bu sebeple füzyon enerjisi fazlasıyla çevreci ve zararsız bir enerji türü. Ayrıca fisyona göre daha verimli. Fakat günümüzde füzyon enerjisinin kullanımından fazlasıyla gerideyiz. Öncelikle füzyon reaktörlerini kararlı tutabilmek çok zor. Günümüzde sadece saniyeden bile çok kısa sürelerde reaksiyonu dengede tutabildik.
Birçok bilim otoritesine göre insanlığın enerji serüvenindeki bir sonraki atılım füzyon enerjisi olacak. İnsanlığın enerjiye olan açlığı hiçbir zaman bitmeyecek. Artık en azından dünyamızı tehlikeli bir yok oluş yoluna soktuğumuzun farkındayız. Buna karşın adımlar atılmaya başlandı. Sürdürülebilir enerji üretimi içinde nükleer enerjinin yerini bizlere zaman gösterecek.
