Nükleer enerji, isminden kolayca anlaşılacağı gibi çekirdekten yani atomun çekirdeğinden elde edilen enerji türüne verilen isimdir. Nükleer enerjiyi uğraşarak ortaya çıkarmak ve diğer enerji tiplerine dönüştürmek için nükleer reaktörler kullanılır.Çekirdekten elde bu enerji aşağıda verilen üç reaksiyondan biri yolu ile oluşur:
Füzyon: Atomik parçacıkların birleşme reaksiyonu.
Fisyon: Atom çekirdeğinin zorlanmış olarak parçalanması.
Yarılanma: Çekirdeğin parçalanarak daha kararlı hale geçmesi. Doğal (yavaş) fisyon (çekirdek parçalanması) olarak da tanımlanabilir.
Fisyon reaksiyonları ağır radyoaktif maddelerin, dışarıdan nötron bombardımanına tutularak daha küçük çekirdekli atomlara bölünmesi olarak anlatılabilir. Füzyon ise hafif radyoaktif çekirdeklerin birleşerek daha ağır çekirdekleri oluşturduğu nükleer tepkimelere ise füzyon tepkimesi denir. Genel anlamda füzyon tepkimelerinde fisyon tepkimelerine oranla daha yüksek seviyelerde enerji elde edilebilir. Güneş’in çekirdeğindeki tepkimeler füzyona örnek gösterilirken atom bombası teknolojisi gibi faaliyetler ise fisyona örnek olarak gösterilebilir.
Tarihsel olarak nükleer enerji (daha doğrusu nükleer tepkimeler) ilk defa 1896 yılında Fransız fizikçi Henri Becquerel tarafından şans eseri, uranyum maddesinin fotoğraf plakalarına etkisini gözlemlediği zaman keşfedilmiştir. Bu çalışması ile Becquerel Marie Curie ve Pierre Curie ile beraber 1903 Nobel Fizik Ödülünün paydaşı olmuştur.
Az önce söylediğimiz gibi nükleer enerji nükleer santrallerde elde edilir. Nükleer santral kurmak için zenginleştirilmiş uranyuma ihtiyaç vardır. Bunun nedeni uranyumun fisyon tepkimesine girerek parçalandığında çok yüksek miktarda enerji açığa çıkar. Bölünme sürecinin olması için nötronlar yüksek bir hızla uranyum elementinin çekirdeğine çarpması gerekmektedir. Oluşan çarpışma sonucundan uranyum çekirdeğin kararsız hale geçer. Kararsız olan çekirdek fisyona (bölünme) uğrar ve bunun sonucunda büyük bir enerji açığa çıkar olur. İlk tepkimenin ardından etrafa bölünme sonucu birçok nötron açığa çıkar. Açığa çıkan bu nötronlar tıpkı ilk bombardımanda olduğu gibi diğer uranyumlara çarpar ve tepkime zincir halinde devam eder. Sonuç olarak çok yüksek miktarda enerji açığa çıkmış olur. Açığa çıkan enerjinin kontrol edilmesi için bu nötronların kontrol edilmesi ve kontrollü bir biçimde tepkimeye girmesi gerekir. Bu tür tepkimelere kontrollü fisyon tepkimesi denir. Açığa çıkan enerji kontrol edilmemesi halinde ortaya çıkacak sorunlar hayati ve ölümcüldür.
Nükleer enerjinin üretildiği yerlere nükleer santral denir. Nükleer santral bir veya daha fazla sayıda nükleer reaktörün bulunduğu ve yakıt olarak da radyoaktif maddelerin kullanıldığı bu yolla elektrik enerjisinin üretildiği tesistir. Yakıt olarak radyoaktif maddelerin kullanılmasından ötürü diğer tür elektrik üretim santrallerine göre daha sıkı güvenlik önlemlerini ve buna bağlı teknolojileri içerisinde barındırır. Aslında doğru kurulmuş be güvenlik önlemleri doğru alınmış nükleer santraller patlamadığı sürece termik santrallerin neden olacağı ölümleri ve zararlı etkileri azaltmaktadır. Nükleer santraller termik santrallerin neden olacağı çevresel zararları önlemektedir.
Santrallerde tepkime sonucu oluşmuş ışı enerjisi öncelikle suya aktarılır. Isıyı almış olan su hal değiştirir ve kızgın buhar haline dönüşür. Elde edilmiş olan buhar elektrik jeneratörüne bağlı olan buhar türbinine verilir. Su buharı, türbin mili üzerinde bulunan türbin kanatları üzerinden geçerken daha önceden almış olduğu ısıl hareket enerjisini kullanarak, türbin milini döndürür. Bu mekanik dönme hareketi sonucunda alternatörlerde elektrik elde edilir. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden çıkan, ısıl enerjisi yani sahip olduğu basınç ve sıcaklığı düşmüş olan buhar, tekrar kullanılmak üzere kondenserde soğutularak yoğuşturulup sıvı su haline dönüştürüldükten sonra, tekrar aynı süreçler tekrarlanır. Yoğuşmanın sağlanabilmesi için çevrede bulunan deniz, göl gibi su kaynaklarını soğutucu görevi görmesi için kullanılır.
Sayısal veri vermek gerekirse nükleer enerji döngüsünde kullanılan 1 kilogram uranyumdan elde edilen enerji için, 3.000.000 kilogram (3 000 ton) kömür gerekmektedir.İşte nu nedenle nükleer enerjinin kullanılması ve yeryüzündeki enerji ihtiyacının büyük bir kısmının karşılanması düşünülmektedir.
2010 yılında Uluslararası Enerji Ajansının açıkladığı verilere göre dünya elektrik üretiminin % 13,5’i nükleer enerjiden karşılanmaktadır. Yine 2010 verilerine göre bu oran:
Fransa’da %74,1
Slovakya’da %51,8
Belçika’da %51,7
Ukrayna’da %48,1
Macaristan’da %42
İsveç’te %38,1
Slovenya’da %37,3
Ermenistan’da %37
Japonya’da %29,2
Amerika’da ise % 19,6
Aynı verilere göre Dünya’da aktif olarak çalışan 439 tane nükleer santral vardır. Bunların 104 tanesi Amerika’da, 58 tanesi Fransa’da, 51 tanesi Japonya’dadır. Ayrıca komşumuz veya coğrafi olarak yakınımızda yer alan ülkelere değinmek gerekirse reaktörlerin dağılımları aşağıdaki gibidir;
32 tanesi Bağımsız Devletler Topluluğu (veya Rusya Federasyonunda)
15 tanesi Ukrayna’da
2 tanesi Bulgaristan’da
2 tanesi Romanya’da
1 tanesi Ermenistan’da
1 tanesi de İran’da
Dikkat edilirse ülkemizin etrafında bulunan ülkelerin pek çoğunda nükleer santral bulunmaktadır.
İyi inşa edilmiş bir nükleer santral, elektrik üretiminde çok önemli avantajlara sahiptir. Taş kömürü kullanan elektrik santralleri ile karşılaştırdığımızda çok daha temizdir ve atmosfere daha az sera gazı bırakır. Taş kömüründen atmosfere çıkan tonlarca karbon, sülfür ve diğer elementler iyi çalışan bir nükleer santrale oranla çok daha fazla miktarda kirletici etki oluşturmaktadır. Bu bakımdan nükleer enerji temiz olarak nitelendirilebilir. Nükleer enerjinin iklim değişikliğine sebep olan atmosferdeki sera gazı konsantrasyonunun azaltılmasında da önemli rolü vardır. Nükleer santraller sera gazı salımında yıllık yaklaşık %17 azalmaya sebep olmaktadır.
Bir nükleer santral kurulumunda aşağıda yazan noktalara dikkat edilmelidir:
Güvenlik önlemleri
Deprem riski
Üretilen enerjinin taşıma ve İletim koşulları
Soğutucu gereksinimi
Meteorolojik koşullar
TPAO verilerine göre, Dünya’da ve ülkemizdeki enerji kullanımında ve elektrik enerjisi üretiminde çok fazla kullanılan petrol ve doğalgaz rezervlerinin, mevcut hızıyla kullanıldıkları takdirde, 2050–2070 yılları arasında tükenmesi beklenmektedir. Bu durum elbette ki değişik alternatifleri ortaya çıkarma zorunluluğunu gündeme getirmektedir.
Şu an Türkiye’de kurulu bir nükleer santral yoktur, fakat kurulması enerjide dışa bağımlılığımızı bir miktar azaltmaya yardımcı olacaktır. Ülkemiz büyük oranda nükleer enerji ve belli bir oranda da yenilenebilir enerjiyi kullanarak elektrik üretiminde uzun vadede doğalgazın payını düşürme hedefini benimsemiştir.
Nükleer enerjiye sahip olmak yalnızca enerjide çeşitlilik olması ve dışa bağımlılığının azalması açısından değil; tıp ve ziraat gibi birçok alanda kullanılmakta olan nükleer teknolojide gelişme kaydedilmesine de katkı sağlaması açısından önemlidir.
Şu an ülkemizde bulunan uranyum rezervlerine ait veriler 1990’lı yıllara ait verilerdir. Bu verilerin acilen güncellenmesi ve yeni verilerin açığa çıkması gerekmektedir. Bu verilere ülkemizde 9000 ton civarında Uranyum bulunmaktadır. Ülkemizde bulunan mevcut uranyum rezervleri, açılması düşünülen nükleer santrallerin yalnızca 10 yıllık ihtiyacını karşılayabilecektir.
Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu verilerine göre Dünya toryum rezervinin yüzde 11′i Türkiye’de bulunmaktadır. Bu alanda Türkiye, Dünya’da 4′üncü sırada bulunuyor. Millilik ve yerlilik açısından bakıldığında nükleer reaktörlerde şu anda kullanım imkanı olmayan toryuma uygun santral tasarımlarının yapılması ve teşvik edilmesi iyi olacaktır.
Nükleer enerjiye sahip olmak yalnızca çeşitlilik sağlaması açısından değil, tıp ve ziraat gibi birçok alanda kullanılmakta olan nükleer teknolojide gelişme kaydedilmesine katkı sağlanılması açısından da önemlidir.
Ülkemiz enerjide dışa bağımlılığını azaltmayı ancak yerli ve yenilenebilir enerji kaynaklarının toplam enerji tüketimi içindeki payını yükselterek yapabilir. Ülkemiz Elektrik Piyasası ve Arz Güvenliği-2023 belgesine göre, Cumhuriyetimizin kuruluşunun 100. yılına kadar elektriksel kurulu gücünün % 5’inin nükleer güç olmasını planlamaktadır. Bu nedenle, ülkemizde de nükleer santral kurulma çalışmaları başlatılmış ve 2 adet nükleer santral için yer belirlenmiştir. Bunlardan ilki, Mersin Gülnar ilçesinde bulunan Akkuyu Nükleer güç santralidir. Tamamlanması halinde Türkiye’nin ilk nükleer enerji santrali olacaktır. Akkuyu santralinde 1200 MWe’lık dört üniteden oluşacak ve 4800 MWe’lık Kurulu gücü ile tek başına Türkiye’nin elektrik üretiminin yaklaşık %5-6’sını karşılayabilecektir.
İkincisi ise, Sinop Nükleer Enerji Santralidir. Japonya ile imzalanan devletlerarası anlaşma sonucunda santralin yapımı kararlaştırılmış ve 2017 yılında inşasına başlanacaktır. Santralin 1100 MWe’lik 4 reaktör ünitesiyle 4.400 MWe toplam kurulu güce sahip olması tasarlanmaktadır. Ayrıca üçüncü Nükleer santral için de Japon uzmanlar yer tespit çalışması yapmaktadırlar.
Son söz olarak: Dikkat edilirse nükleer enerjiyi en fazla kullanan ülkeler dünyanın en gelişmiş ülkeleriyken, daha sonrasında da bizim gibi gelişmekte olan ülkeler gelmektedir. Bu gelişmemişlik (elektrik kesintisi, güvenlik önlemlerinin tam alınmaması nedeniyle madenlerde meydana gelem kazalar) insanları/halkı biraz ürkütebilmektedir. Fakat GÜVENLİK ÖNLEMLERİ, DEPREM RİSKİ, ÜRETİLEN ENERJİNİN TAŞIMA KOŞULLARI, SOĞUTUCU GEREKSİNİMİ, METEOROLOJİK KOŞULLAR doğru ve düzgün bir şekilde gözetilmiş olan bir nükleer santral elektrik üretiminde çok önemli ekonomik, ömür olarak, kolaylık ve çevresel avantajlara sahiptir.
