IT
USA
DE
FR
ES
TR
IT
EN
USA
DE
ZH
ES
FR
PT
JP
RU
AR
KR
PL
RO
VN
HE
CS
HR
DA
FI
EL
NL
SR
SK
SV
HU
YOUTUBE KANALIMIZI ZİYARET EDİN
Nükleer santraller güvenli mi? Nasıl çalışır ve nasıl inşa edilirler.
Nükleer santraller güvenli mi? Nasıl çalışır ve nasıl inşa edilirler.
Yıllar süren teknolojik gelişmeler, X ışınlarının keşfi gibi olağanüstü fiziksel prensiplerin bilgisine sahip olmamızı sağladı; bu keşif tıpta devrim yaratmış, Newton’un çalışmaları Einstein’ın görecelik teorisi üzerinde çalışmasına olanak tanımış ve atomun keşfi nükleer fisyonu mümkün kılmıştır.
Tüm bu başarılar, bilim camiasının fikirlerini her zaman ikiye bölmüştür; bu keşifler muhteşem olarak görülse de bazı yönlerden potansiyel olarak tehlikeli kabul edilmiştir.
21. yüzyıl toplumu, dünyayı değiştiren bir keşif hakkında yıllardır soru işaretleri taşımaktadır: bahsettiğimiz şey nükleer enerji!
Nükleer ya da atom enerjisi, kinetik enerji biçiminde nükleer tepkimelerden ve radyoaktif bozunmadan elde edilen enerjidir ve elektrik elde etmek için nükleer santraller gibi birçok teknoloji tarafından kullanılır. 2020 yılında nükleer enerji, küresel elektrik üretiminin yalnızca %10’unu oluşturmuş olsa da, üretilen enerji birimi başına ölümler açısından en güvenli enerji kaynaklarından biridir. Peki, kamuoyu neden bu teknolojiyi kullanma konusunda çekinceler taşımaktadır?
Birlikte bir nükleer santralin nasıl çalıştığını öğrenelim ve her adımı detaylı olarak inceleyelim.
Nükleer santraller, enerji üretmek için kullanılan ve nükleer fisyon yoluyla enerji üreten devasa ve çok karmaşık yapılardır.
Nükleer fisyon, ağır bir elementin çekirdeğinin büyük miktarda enerji yayarak bozunduğu bir tepkimedir; tepkime, uranyum-235 gibi ağır metal bir çekirdeğin bir nötron tarafından bombardıman edilmesi, yani vurulması sonucu çekirdeğin kırılması ve üç yeni nötron ile enerjinin açığa çıkmasıyla gerçekleşir. Bu nötronlardan biri başka bir uranyum-238 çekirdeği tarafından emilir ve denge içinde kaybolur, ikinci nötron sistemden kaçabilir ve üçüncü nötron başka bir uranyum-235 çekirdeğine çarparak onu kırar ve daha fazla nötron açığa çıkarır, bu nötronlar sırasıyla başka uranyum-235 çekirdeklerine çarparak zincirleme reaksiyon oluşturur.
Bu reaksiyon, ağır materyalin kontrollü bir şekilde bozunmasını yöneten nükleer reaktörün temelini oluşturur.
Şimdi nükleer santralin yapısının nasıl olduğunu ve nasıl çalıştığını inceleyelim!
Tesis temelde iki ada olarak bölünmüştür: ilki reaktörü içeren yapı olan nükleer ada, ikincisi ise elde edilen nükleer enerjinin yönetilerek elektriğe dönüştürüldüğü konvansiyonel adadır.
Tüm bu başarılar, bilim camiasının fikirlerini her zaman ikiye bölmüştür; bu keşifler muhteşem olarak görülse de bazı yönlerden potansiyel olarak tehlikeli kabul edilmiştir.
21. yüzyıl toplumu, dünyayı değiştiren bir keşif hakkında yıllardır soru işaretleri taşımaktadır: bahsettiğimiz şey nükleer enerji!
Nükleer ya da atom enerjisi, kinetik enerji biçiminde nükleer tepkimelerden ve radyoaktif bozunmadan elde edilen enerjidir ve elektrik elde etmek için nükleer santraller gibi birçok teknoloji tarafından kullanılır. 2020 yılında nükleer enerji, küresel elektrik üretiminin yalnızca %10’unu oluşturmuş olsa da, üretilen enerji birimi başına ölümler açısından en güvenli enerji kaynaklarından biridir. Peki, kamuoyu neden bu teknolojiyi kullanma konusunda çekinceler taşımaktadır?
Birlikte bir nükleer santralin nasıl çalıştığını öğrenelim ve her adımı detaylı olarak inceleyelim.
Nükleer santraller, enerji üretmek için kullanılan ve nükleer fisyon yoluyla enerji üreten devasa ve çok karmaşık yapılardır.
Nükleer fisyon, ağır bir elementin çekirdeğinin büyük miktarda enerji yayarak bozunduğu bir tepkimedir; tepkime, uranyum-235 gibi ağır metal bir çekirdeğin bir nötron tarafından bombardıman edilmesi, yani vurulması sonucu çekirdeğin kırılması ve üç yeni nötron ile enerjinin açığa çıkmasıyla gerçekleşir. Bu nötronlardan biri başka bir uranyum-238 çekirdeği tarafından emilir ve denge içinde kaybolur, ikinci nötron sistemden kaçabilir ve üçüncü nötron başka bir uranyum-235 çekirdeğine çarparak onu kırar ve daha fazla nötron açığa çıkarır, bu nötronlar sırasıyla başka uranyum-235 çekirdeklerine çarparak zincirleme reaksiyon oluşturur.
Bu reaksiyon, ağır materyalin kontrollü bir şekilde bozunmasını yöneten nükleer reaktörün temelini oluşturur.
Şimdi nükleer santralin yapısının nasıl olduğunu ve nasıl çalıştığını inceleyelim!
Tesis temelde iki ada olarak bölünmüştür: ilki reaktörü içeren yapı olan nükleer ada, ikincisi ise elde edilen nükleer enerjinin yönetilerek elektriğe dönüştürüldüğü konvansiyonel adadır.
Nükleer ada, dışarıdan beton bir blok olarak görünür ve tesisin merkezinde yer alan reaktörü izole eder. Reaktörde, genellikle uranyum-238 ve uranyum-235 karışımından oluşan çekirdek veya fisyonel malzeme bulunur. Üretilen nötronları yavaşlatmak için genellikle ağır su veya grafit kullanılır, bu da fisyon olasılığını artırır.
Reaktörde ayrıca fazla nötronları yakalamak için kullanılan metal kontrol çubukları da bulunur ve tepkimenin gücünü düzenlemek için çekirdeğe sokulur, gerektiğinde ise acil durumlarda işlemi durdurmak için kullanılır. Eğer tepkime kritik seviyeye ulaşırsa, çekirdeğin erimesine ve koruma duvarlarının yıkılmasına yol açacak büyük miktarda enerji açığa çıkar ve radyoaktif malzeme çevreye yayılır. Tepkime yavaşlatıldıkça ortaya çıkan parçalar ısı üretir ve bu ısı uranyum çekirdeğini çevreleyen ısı transfer sıvısı tarafından tutulur. Basitçe söylemek gerekirse, ısı transfer sıvısı, radyatörlü bir ısıtma sistemindeki sıcak su gibi davranır ve su, kazan tarafından üretilen ısıyı odanın farklı noktalarına taşır. Çekirdeğe ulaşan sıkıştırılmış ısı transfer sıvısının sıcaklığı 290°C’dir ve 15 MPa basınçta 320°C’ye ulaşır, bu da kaynamayı önler.
Isıtılan sıvı buhar jeneratöründen geçer ve burada doymuş ıslak buhar üretilir; bu noktada nem ayırıcıdan geçer ve doymuş kuru buhara dönüştürülür ve iletim sistemiyle konvansiyonel adada bulunan buhar türbinine 290°C nihai sıcaklık ve 5 MPa basınçla iletilir. Basıncı sabit tutmak için bir basınçlandırıcı kullanılır. Türbin, buharın ısı enerjisini mekanik işe çeviren bir sürücü makinedir. Türbin, dönüştürülen enerji ile jeneratörü çalıştırır ve jeneratör elektrik üretir; aynı ilke en yaygın yakıtlı elektrik santrallerinde, hidroelektrik santrallerde ve rüzgar çiftliklerinde de kullanılır.
Gördüğümüz gibi, tüm süreç, türbinden çıktıktan sonra yönetilmesi gereken büyük miktarda buhar üretir; soğutularak, buhar tekrar sıvı hale gelir ve işlemde yeniden kullanılabilir. Türbinin altına bir kondansatör yerleştirilerek buhar soğutulur ve soğutucu sıvı sayesinde suya dönüştürülür. Kondansatörden çıkan su kütlesinin sıcaklığı oldukça yüksektir ve kaynağa geri bırakılırsa ekosisteme zarar verebilir; bu yüzden nükleer santrallerin nehir, göl veya deniz kıyısında inşa edilmesi tercih edilir. Büyük su kütleleri sayesinde kondansatör suyunun sıcaklığı zarar vermeden kademeli olarak düşürülebilir. İç kesimlerde inşa edilen santraller için kapalı bir soğutma döngüsü gereklidir; en yaygın kullanılan sistem, büyük fanların yardımıyla doğal veya zorunlu sirkülasyonlu soğutma kuleleridir.
Reaktörde ayrıca fazla nötronları yakalamak için kullanılan metal kontrol çubukları da bulunur ve tepkimenin gücünü düzenlemek için çekirdeğe sokulur, gerektiğinde ise acil durumlarda işlemi durdurmak için kullanılır. Eğer tepkime kritik seviyeye ulaşırsa, çekirdeğin erimesine ve koruma duvarlarının yıkılmasına yol açacak büyük miktarda enerji açığa çıkar ve radyoaktif malzeme çevreye yayılır. Tepkime yavaşlatıldıkça ortaya çıkan parçalar ısı üretir ve bu ısı uranyum çekirdeğini çevreleyen ısı transfer sıvısı tarafından tutulur. Basitçe söylemek gerekirse, ısı transfer sıvısı, radyatörlü bir ısıtma sistemindeki sıcak su gibi davranır ve su, kazan tarafından üretilen ısıyı odanın farklı noktalarına taşır. Çekirdeğe ulaşan sıkıştırılmış ısı transfer sıvısının sıcaklığı 290°C’dir ve 15 MPa basınçta 320°C’ye ulaşır, bu da kaynamayı önler.
Isıtılan sıvı buhar jeneratöründen geçer ve burada doymuş ıslak buhar üretilir; bu noktada nem ayırıcıdan geçer ve doymuş kuru buhara dönüştürülür ve iletim sistemiyle konvansiyonel adada bulunan buhar türbinine 290°C nihai sıcaklık ve 5 MPa basınçla iletilir. Basıncı sabit tutmak için bir basınçlandırıcı kullanılır. Türbin, buharın ısı enerjisini mekanik işe çeviren bir sürücü makinedir. Türbin, dönüştürülen enerji ile jeneratörü çalıştırır ve jeneratör elektrik üretir; aynı ilke en yaygın yakıtlı elektrik santrallerinde, hidroelektrik santrallerde ve rüzgar çiftliklerinde de kullanılır.
Gördüğümüz gibi, tüm süreç, türbinden çıktıktan sonra yönetilmesi gereken büyük miktarda buhar üretir; soğutularak, buhar tekrar sıvı hale gelir ve işlemde yeniden kullanılabilir. Türbinin altına bir kondansatör yerleştirilerek buhar soğutulur ve soğutucu sıvı sayesinde suya dönüştürülür. Kondansatörden çıkan su kütlesinin sıcaklığı oldukça yüksektir ve kaynağa geri bırakılırsa ekosisteme zarar verebilir; bu yüzden nükleer santrallerin nehir, göl veya deniz kıyısında inşa edilmesi tercih edilir. Büyük su kütleleri sayesinde kondansatör suyunun sıcaklığı zarar vermeden kademeli olarak düşürülebilir. İç kesimlerde inşa edilen santraller için kapalı bir soğutma döngüsü gereklidir; en yaygın kullanılan sistem, büyük fanların yardımıyla doğal veya zorunlu sirkülasyonlu soğutma kuleleridir.