Elektronik ve Elektrik Bölümü Bölümünden NÜkleer Enerjİ Ve Elektrİk Üretİmİ ile ilgili Kısaca Bilgi
04 Nisan 2007 19:29 1
Forum Alev NÜKLEER ENERJİ VE ELEKTRİK ÜRETİMİ
Günümüzde gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerin en önemli gereksinimi enerjidir. Her ne kadar tam bir ölçüt olmasa da ülkelerin gelişmişlik düzeyleri , üretip tükettikleri enerji ile ölçülür. Bazı ülkeler ürettikleri enerjiyi çok verimli bir şekilde kullanırlarken bazıları bu konuda o denli başarılı olamazlar. Bazı ülkeler de kendileri kullanmadıkları halde çok miktarda enerji ham maddesi üretirler.
Endüstrileşme ile baş gösteren buhar gücü gereksinimi dolayısıyla , kömür kullanımı büyük bir hızla artmıştır. Daha sonraları elektrik enerjisinin kullanılmaya başlanması ve içten yanmalı motorların kullanım alanının genişlemesi ile elektrik üretiminde kömür ve petrol çok büyük bir hızla artmıştır. Sonunda endüstri ve çağdaş yaşam için en önemli ham madde fosil yakıtlar olmuştur.
Fosil yakıtların kullanımı çözümü çok zor sorunları da beraberinde getirmiştir. Sorunların ilki tükenen ham madde kaynaklarıdır. Fosil yakıtlar milyonlarca yılda oluşmuş doğanın bizlere , daha doğrusu bizden sonraki nesillere bir armağandır ve sentetik olarak yapılanmaları son derece zordur. Kömür petrol kadar bir kimyasal değere sahip değildir. Kalitesiz kömürlerin yakılmasının neden olacağı sorunlar ortadadır.
Fosil yakıtların içerdiği maddelerin büyük bir yüzdesini karbon ve hidrojen oluşturur. İçlerinde azda olsa kükürt , yanmayan maddeler ve radyoaktif maddelerde bulunur. Petrol , kömüre kıyasla daha az kirliliğe yol açar. Fosil yakıtlar yakıldığında ortaya doğal olarak CO2 ve SO2 gazlarının yanı sıra , radyoaktif maddeler ve kül çıkar. Ortaya çıkan karbondioksit gazı ve kükürt dioksit gazı ise asit yağmurlarına neden olur. Sera etkisinin neden olduğu atmosfer sıcaklığı artışı yıllardır gözlenmektedir. Asit yağmurları bitki örtüsüne zarar verir.
Geçtiğimiz günlerde Yatağan’da baş gösteren radyasyon alarmının nedenlerini kömürün içerdiği radyoaktif maddelerde aramak gerekir. Yakılan kömürün beş veya onda birlik kısmı , kullanım alanı sınırlı olan ve çevreyi kirleten kül olarak atılır. Bu ülkeler Elbistan linyitlerinde olduğu gibi çok uçucu olabilirler. Yanma sıcaklığına bağlı olarak kullanılan havanın içinde bulunan azot gazının yanması ile oluşan NOx gazı , atmosferde ozon ile etkileşime girip ozon miktarını azaltır. İçten yanmalı motorlar ve doğal gaz santralleri , ozon tabakasının delinmesine istemeden katkıda bulunurlar.
Nükleer Yakıttan Elektrik
Nükleer enerjinin hammaddesi olan uranyumun hiçbir endüstriyel kullanım alanı yoktur. Uranyum doğada bol miktarda bulunmaktadır. Son maden aramaları sonucu Avustralya ve Kanada’da büyük uranyum yatakları olduğu ortaya çıkmıştır. Uranyumun fiyatı bu nedenler dolayısıyla zaman içinde sürekli azalmıştır. İkinci bir nükleer ham madde ise toryumdur ve Türkiye en zengin toryum yataklarına sahiptir. Nükleer ham maddenin stoklana bilir olması onun petrol gibi ekonomik silah olarak kullanılmasını imkansız kılar.
UO2’den yapılan 1 cm çap ve yüksekliğindeki seramik yakıt lokmaları , üst üste 3,5-4 m uzunluğundaki ince bir metal zarf içine yerleştirilir. Elde edilen yakıt çubukları , hafif ve ağır su içeren dik veya yatık basınç tankları içine yerleştirilir. Belirli geometrik düzende ve belirli miktarda bir araya gelen yakıt nötronların yardımı ile fisyon sonucu enerji üretmeye başlar.
Ortaya çıkan bu çekirdek enerjisi yakıt çubuklarını ısıtır. Yakıt çubuklarının su veya ağır su ile soğutulması ile yüksek basınç ve sıcaklıkta buhar elde edilir. Buharın bir türbinde genişlemesi ile tıpkı diğer fosil yakıtlı santrallerde olduğu gibi , ısı enerjisi mekanik enerjiye , türbinin çevirdiği jeneratör ile de , mekanik enerji elektrik enerjisine dönüşür.
Nükleer enerjinin kullanılmaya başlanmasından bu güne dek geçen yaklaşık elli yıl içinde birçok nükleer reaktör tipi tasarlanmış , imal edilmiş ve çalıştırılmıştır; ancak günümüzde ticari olan nükleer santral tipleri çok az sayıdadır. Hafif su teknolojisi adını verdiğimiz ve bildiğimiz normal su ile soğutulan reaktörleri kapsayan teknoloji , ağır su teknolojisi adını verdiğimiz hidrojenin bir izotopu olan deteryumdan yapılan ağır su ile soğutulan reaktörleri kapsayan teknoloji , günümüzde ticari olarak kullanıma sokulmaktadır.
Ayrıca yüksek sıcaklıkta çalışan gaz soğutmalı reaktörler ve sıvı metal soğutmalı hızlı üretken reaktörler , gelecekte kullanıma girmeye adaydırlar.
Temiz ve Ucuz Elektrik
Nükleer santraller , normal çalışma düzenlerinde çevreyi kirletecek hiçbir etki yaratmazlar. Fosil yakıtlı santrallerin aksine , çevreye zararlı olan CO2 , SO2 ve NOX gazlarını salmazlar ve kül bırakmazlar. Fosil yakıtlı santral yerine bir nükleer santral yapılması durumunda , fosil yakıtlı santralin çevreye atacağı zararlı maddelerin söz konusu olmaması nedeni ile nükleer santrallerin çevreyi temizlediği de. 1000 MW e gücünde bir hafif-su soğutmalı nükleer reaktörden yılda yaklaşık 27 ton (7 m3) kullanılmış yakıt çıkar. Bu miktar , aynı kapasitedeki kömür santralinin atık miktarına göre ağırlık olarak 250-300 bin kere , hacim olarak 70-80 milyon kere daha azdır. Hemen belirtelim ki nükleer santrallerin gündelik atıkları fosil-yakıtlı santrallerin atıklarına kıyasla yok denecek kadar azdır ve normal çalışmaları sırasında çevreye yaydıkları radyasyon , nükleer santral civarında yaşayan bir kişinin doğal kaynaklardan almakta olduğu radyasyon 100 ile 200’de biri kadardır. Nükleer enerjinin enerji üretiminde kullanmaya başlamasından sonra ticari nükleer reaktörlerin işlemesi sonucu ortaya çıkan atıklar , şimdilik santrallerde saklanmakta ve ileriki bir tarihe gömülmeyi beklemektedir. Nükleer atıkların tehlikesi , kurşun , cıva , arsenik gibi zehirli atıklara kıyasla daha azdır. Nükleer atıkların radyoaktivitesi , zamanla durduğu yerde azalırken , zehirli atıklar çevreye atıldıkları ilk gün ki gibi kalırlar. Normal işletme sırasında çevreyi hemen hiç kirletmeyen nükleer santrallerin en korkulan yönü , bir kaza sonrasında çevreyi temizlenemez şekilde kirletme olasılıklarıdır. Nükleer teknolojinin elli yıla yakın kullanım süresi içinde iki önemli reaktör kazası olmuştur. Bu iki kaza birbirinin çok benzeri olmasına rağmen sonuçları ve çevreye etkileri birbirinden son derece farklıdır. Güvenlik felsefesi önemsenen ülkelerin tasarımlarından biri olan Three Mile Island reaktöründe , tahmin edilen en büyük kaza gerçekleşmiş ; fakat reaktör çalışanları dahil hiç kimse , öngörülen miktarlardan fazla radyoaktiviteye maruz kalmamıştır. Çok pahalı bir deney olarak kabul edilebilecek bu kaza sonunda nükleer reaktör güvenliği sınavdan geçmiş ve başarılı olmuştur. Diğer taraftan nükleer güvenlik felsefesine önem vermeyen , iyi tasarlanmamış nükleer reaktörün iyi işletilmesinin sonuçlarının ne denli acı olduğunun kanıtı da Çernobil kazasıdır. Bu kaza , nükleer teknolojiden kaçan ülkelerin bile , istemedikleri halde nükleer kazaların zararlarına katlanmak zorunda olduklarının da bir göstergesidir. Nükleer reaktörlerin maliyetinin yüksek olması , bazı ülkelerin nükleer enerjiden uzak kalmalarının başka bir nedenidir.
Bir güç santralinden elde edilen elektriğin maliyeti , temel olarak o santralin inşaatı ve elektrik üretir , hale gelmesi için , yapılması gereken yatırım maliyetini , ömrü boyunca santralin verimli çalışmasını sağlamaya yönelik işletme ve bakım giderlerini ve elektriğin üretiminde kullanılan yakıtın temini için gerekli yakıt maliyetini içerir. Bu santralin ekonomik olması için üretilen elektriğin satılması sonucu elde edilen gelirin , en azından maliyetini karşılaması ve ayrıca diğer elektrik üretimi seçeneklerine göre daha ucuz olması gerekir.
Elektrik maliyetine etki eden harcamalar değişik zaman dilimlerinde yapılmakta; oysa elektrik üretimi santralin ömrü boyunca gerçekleşmektedir. Enflasyonun olmadığı sabit bir para birimi ile , bir santralin tüm ömrü boyunca yapılan harcamaların bugünkü değerinin o santralde üretilen elektriğin bugünkü değerine oranı , bize ortalama bir elektrik maliyeti verecektir. Elektrik üreticisi, ürettiği elektriğin fiyatı bu ortalama maliyete eşit olarak seçerse , yaptığı tüm harcamaları , paranın bugünkü değeri göz önüne alınarak karşılayabilecektir. Bu maliyet , yaklaşık olarak aynı koşullarda çalışan sistemlerin karşılaştırılma-
sını da olası kılar.
Nükleer santraller genel olarak , ilk yatırım maliyetleri yüksek , yakıt ve işletme giderleri düşük santrallerdir. Yatırım maliyetleri ise , elektrik maliyetinin yarısından fazlasına denk gelmektedir.
Bir santral inşaatının başlangıcı ile devreye girmesi arasında tipik olarak altı ila sekiz yıl arasında bir süre geçmesi gerekmektedir. Nükleer santrallerden elde edilen elektriğin maliyetinin azaltılmasında en önemli iki etmen , inşaat süresinin gerekli standartlara uyularak azaltılması ve ilk yatırım maliyetlerini düşürülmesidir.
Yakıt giderleri reaktör tipine göre değişmektedir. Bazı reaktörler zenginleştirilmiş yakıt kullanmakta; bazıları ise doğal uranyuma dayalı yakıtlar kullanmaktadır. Zenginleştirme yakıt maliyetini arttırır. Ayrıca kullanılmış yakıtların ne şekilde depolanacağı ve bunun tahmin edilen maliyeti de , yakıt maliyetini de etkileyecektir. Fakat genel olarak yakıt giderlerinin toplam maliyet içerisindeki payı az olduğu için , bu etki o kadar büyük değildir. Yakıt giderlerinin toplam maliyet içerisindeki payının düşük olması nedeniyle gelecekte uranyum fiyatlarında veya zenginleştirme fiyatlarında olabilecek değişikliklerden üretilen elektriğin maliyeti pek etkilenmeyecektir. Yani bir nükleer santral bir kez kurulduktan sonra ürettiği elektriğin maliyeti yaklaşık olarak sabit kalır. Toplam yakıt gideri ise reaktörde üretilen toplam enerji ile orantılı olacaktır. İşletme ve bakım giderleri doğal olarak reaktörden reaktöre değişmektedir , ayrıca reaktörün işlettiği ülkenin koşulları da etkili olmaktadır. Elektriğin maliyeti , toplam harcamaların bugünkü değerinin üretilen enerjinin bugünkü değerine oranıdır. Bir nükleer santralde işletme yakıt giderleri düşük olduğu için , o santral ne kadar çok çalışırsa üretilen enerjinin maliyeti de o kadar düşecektir. Bir santralın yük faktörü , belirli bir zamanda ürettiği enerjinin aynı zaman diliminde , tam kapasitede çalışarak üreteceği enerjiye oranıdır. Dolayısıyla nükleer santral , büyük yük faktörleri ile çalıştıklarında daha ucuz elektrik üretecekleridir.
Santralin ekonomik ömrü tamamlandıktan sonra sökülmesi için gerekli yatırım , genel olarak ilk yatırım maliyetlerinin içerisinde pay ayrılarak göz önüne alınır. Sökülme için gerekli maliyetin toplam elektrik maliyetin toplam elektrik maliyeti içerisindeki payı %1 civarındadır. 1000MW e gücünde bir nükleer santralın ekonomik ömrünün sonunda sökülmesi için yaklaşık 100 milyon dolar civarında bir kaynak gerekmektedir. Bu kaynak , miktar olarak çok büyük olmasına karşın , bir nükleer santralin bir yılda ürettiği elektriği satarak elde edeceği gelirden daha azdır.
Şu ana kadar söz ettiğimiz maliyetler , belirli bir reaktör tipi ve çalışma koşulları göz önüne alındığında doğrudan tahmin edilebilen maliyetlerdir. Aslında bunlara ek olarak , gerek maliyetin niteliği gerekse de veri yokluğundan dolayı tahmin edilmesi çok zor olan maliyet bileşenleri vardır. Büyük bir kazanın maliyeti bunlara bir örnektir. Gerçekleşme olasılığı her yüz bin reaktör yılı işleyişte bir olan bir kazanın etkilerinin getirdiği maliyet , 200milyar dolar civarın da ise , reaktör başına bu maliyet yılda 2 milyon dolar civarındadır. Yani düşük olasılığa sahip böyle bir kazanın getirdiği bir yıllık mali risk , elektrik maliyetinin %1’i kadardır. Three Mile Island kazasının yol açtığı dış etkilerinin maliyetinin 26 milyon dolar , Chernobyl kazasının toplam maliyetinin ise 14 milyon dolar dolayında olduğu tahmin edilmektedir.
ELEKTRİK BALIĞI ( Torpedo mamorata )
NÜkleer Enerjİ Ve Elektrİk Üretİmİ Makalesine henüz yorum yazılmamış. ilk yorumu siz yapın
« Bir elektrik projesinin yapım aşamaları... | Bİna Temel Topraklamasi »