Nükleer Reaktör Nükleer Reaktörler Nükleer Reaktörler Nelerdir Nükleer Reaktörler

Nükleer Reaktör Nükleer Reaktörler Nükleer Reaktörler Nelerdir Nükleer Reaktörler Hakkında Nükleer Reaktörler Bilgi Nükleer Reaktörler Tanımı Nükleer Reaktör Özellikleri Nükleer Reaktörler Açıklaması
Nükleer Reaktör Nükleer Reaktörler Nükleer Reaktörler Nelerdir Nükleer Reaktörler NÜKLEER REAKTÖRLER
Nükleer reaktörler, içerisinde nükleer reaksiyonların kontrollü bir şekilde yürütüldüğü ortamlardır Çok büyük enerjiler açığa çıkaran iki tür nükleer reaksiyon vardır Bunlar büyük atom çekirdeklerinin parçalanması (fizyon) veya küçük atom çekirdeklerinin birleşmesi (füzyon) reaksiyonlarıdır Bu yüzden nükleer reaktörler, içerisinde gerçekleşen reaksiyon türüne göre iki gruba ayrılabilirler:
1 Fizyon reaktörleri
2 Füzyon reaktörleri
Hâlihazırda füzyon reaksiyonu ile çalışan bir nükleer reaktör mevcut değildir Fikir olarak Haziran 1942'de ortaya atılan füzyon olayı ancak 1952'de bomba olarak denenebilmiştir Bu büyük gücün kontrol altına alınması, başka bir deyişle füzyona dayanan bir nükleer reaktörün yapılması ise henüz gerçekleştirilememiştir Ancak, bu konudaki çalışmalar bütün hızıyla devam etmektedir
Günümüzde farklı şekillerde tasarlanmalarına rağmen temel olarak fizyon reaksiyonuna dayanan yüzlerce nükleer reaktör mevcuttur Atom bombasında çok kısa sürede gerçekleşen fizyon reaksiyonu, nükleer reaktörlerde daha uzun sürede gerçekleştirilerek olay kontrol altına alınır
Nükleer reaktörü oluşturan en önemli elemanlardan birincisi uranyum yakıttır (239Pu'da yakıt olarak kullanılabilir)Uranyum radyoaktif özelliği düşük olan bir elementtir Reaktörde reaksiyona girmeden önce lastik bir eldivenle bile tutulabilir Ancak, fizyon reaksiyonu sonucunda oluşan ürünlerin çoğu oldukça radyoaktiftir Nükleer reaktör çalışmaya başladıktan sonra ne içine girmek ne de reaktörden çıkan yakıt atıklarına yaklaşmak imkansızdır
Yakıt olarak kullanılacak uranyumun reaktöre girmeden önce her türlü safsızlıktan arındırılması gerekir Ayrıca yapısındaki 235U oranı %3 dolayına yükseltilmiş yani izotopik olarak zenginleştirilmiş uranyum daha kullanışlıdır Günümüzde yakıt olarak UO2 tercih edilmektedir Uranyumdioksit önce toz haline getirilip sonra 1 cm çap ve yüksekliğinde küçük silindirler şeklinde sıkıştırılır Daha sonra fırında pişirilerek seramik yakıt lokması haline getirilen bu silindirler 4 m uzunluğunda ince bir metal zarf içine yerleştirilerek yakıt çubukları elde edilir Büyük bir reaktörde bu yakıt çubuklarından yaklaşık 50000 tane vardır



Reaktörün ikinci temel elemanı nötron yavaşlatıcısıdır Bunun için ise su kullanılır Uranyum yakıt reaktörde bir su banyosuna daldırılmış çubuklar şeklindedir Fizyon reaksiyonu sonucunda oluşan nötronlar yakıt çubuklarından su banyosuna geçerler Su tarafından yavaşlatılan nötronların fizyon yapma yeteneği artar Bu yavaş nötronların yeniden uranyum yakıt ile çarpışmaları ise fizyon olayının zincirleme reaksiyon şeklinde sürmesini sağlar
Fizyon reaksiyonu sonucunda oluşan büyük ısının, yakıtın kızışmasını önlemek için ortamdan transfer edilmesi gerekir Bunun için ise nötronları yavaşlatmak için ortamda bulunan suyun bir pompa ile devredilmesi sağlanır Yaklaşık 300°C'de olan sıcak su borular yardımı ile soğuk su içeren bir hazneden geçirilir Bu esnada ısı transferi ile soğuk su ısınarak buhar oluşur Elde edilen buhar bir buhar türbininden geçirilerek ısı enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür
Nükleer reaktörlerin en önemli elemanlarından bir diğeri ise kontrol çubuklarıdır Reaktörün kontrolü ortamdaki nötron sayısının kontrolü ile mümkündür Eğer, fizyondan doğan nötronların oluşma hızı uranyum yakıt tarafından yakalanma hızına eşit ise reaktör aynı güçte çalışmaya devam eder Ortamdaki nötronların sayısı arttıkça güç yükselir, azaldıkça güç düşer Ortamda nötron kalmazsa reaksiyon durur Bunun için, reaktöre kadmiyum veya bordan yapılan ve nötronları soğuran kontrol çubukları yerleştirilir Bu çubuklar reaktörde istenilen derinliğe indirilerek reaksiyon kontrol altında tutulur
Sonuç itibariyle bir nükleer güç reaktörü, temelde fizyon reaksiyonundan oluşan ısıyı yayan bir su ısıtıcısıdır Aynen termik santrallerde olduğu gibi elde edilen ısı ile sudan buhar; buharın türbinleri döndürmesinden ise elektrik enerjisi elde edilir Prensip olarak birbirine çok benzeyen termik santrallerle nükleer santraller arasında çok önemli farklar vardır Öncelikle nükleer santraller, termik santrallerde olduğu gibi dışarı CO2 ve SO2 gibi gazlar salmazlar, kül bırakmazlar Bundan dolayı çevreyi kirletmedikleri söylenebilir Ancak, nükleer reaktörden çıkan kullanılmış yakıt yüksek radyoaktiviteye sahip bir çok madde içerir Yüksek aktiviteli bu nükleer atıkların çevreye ve insana zarar vermeden tasfiye edilmesi çok önemli bir problemdir Bu atıkların dış ortamla irtibatı telafisi mümkün olmayan sorunlara yol açabilir Bu konudaki en büyük gelişme nükleer atıkların yeryüzünün 500 ile 1200 m altında inşa edilen özel depolara gömülmesidir Yer altında gömülü olan nükleer atıkların yeryüzüne çıkmasını sağlayacak tek mekanizma yeraltı suyu ile teması olacaktır Bunun için, atıkların gömüleceği yer seçiminde jeolojik ve çevresel faktörler dikkate alınır Ayrıca, bu atıklar yüksek sıcaklıkta cam eriyiği ile karıştırılıp metal silindirler içine boşaltılır ve soğuduğunda camsı bir yapı oluşturur Cam suda çözünmeyen, uygun mekanik özelliklere sahip bir malzeme olduğundan yer altındaki nükleer atıkların yeryüzüne çıkma ihtimalini daha da azaltmaktadır Aslında nükleer atıkların tehlikesi, kurşun, cıva ve arsenik gibi zehirli atıklara kıyasla daha azdır Çünkü, nükleer atıkların radyoaktivitesi zamanla azalırken, zehirli atıklar çevreye atıldıkları ilk günkü gibi kalırlar

NÜKLEER REAKTÖRLER VE ENERJİ
Nükleer enerji atomların çekirdeğinden elde edilen enerjidir Diğer yöntemlere göre çok daha fazla enerji üretmek mümkündür Nükleer enerji nükleer reaktörlerle elde edilir Kontrollü biçimde gerçekleştirilen nükleer tepkimeler sayesinde elde edilen ısı, suyu ısıtarak buhar haline getirir Buhar da türbünleri döndürür ve elektrik enerjisi üretilir
Fisyon tepkimeleriyle çalışan nükleer reaktörlerde yakıt olarak uranyum gibi ağır ve radyoaktif çekirdekleri olan elementler kullanılır Bu yakıtlardan ısı enerjisi elde edilirken, radyoaktif ışımalar da açığa çıkar Nükleer reaktörler, bu ışımaları dışarı vermeyecek yapıda soğurucu maddelerle kaplanarak yapılırlar Ayrıca gerçekleşen tepkimeler sonucunda yeni oluşan çekirdeklerin bazıları hala radyoaktif özellik taşırBunlara radyoaktif atık denir Bu atıklar kesinlikle çevreye atılamazlar Yarı ömürleri farklılık gösterdiği için uzun yıllar güvenli bir şekilde saklanmaları gerekebilir
Nükleer reaktörlerin temel yakıtı bölünebilme özelliğine sahip uranyum-235 izotopudur Doğadaki uranyumun sadece %071'i uranyum-235 izotopu olarak bulunur Doğal uranyumun içindeki uranyum-235 oranı arttırılarak zenginleştirilir ve reaktörlerde yakıt olarak kullanılır Toryum da nükleer yakıt olarak kullanılabilir Ancak uranyum-235 gibi bölünebilme özelliği olmadığından nötronlarla bombardıman edilmesi gerekir Uranyum-235 yada plutonyum-239 gibi maddelerle beraber kullanılarak nötronlarla bombardıman edilmesi sağlanır ve bölünebilme özelliği olan uranyum-233 izotopuna dönüşerek reaktörlerde yakıt olarak kullanılabilir

Türkiyede 3 adet nükleer araştırma reaktörü vardır Bunlardan biri İstanbul Teknik Üniversitesi'nde, ikisi Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi'nde bulunmaktadır Ayrıca ülkemizin topraklarında 9000 ton civarında da uranyum bulunmaktadır Dünya üzerinde 30 ülkede toplam 437 tane nükleer santral bulunmaktadır Bu konuda birçok ülkede tartışmalar sürse de günümüzde dünyanın elektrik ihtiyacının %16'sı nükleer santrallerden sağlanmaktadır