Nükleer enerji fizik ödevi ders notları


NÜKLEER ENERJİ



NÜKLEER FİSYON

İnsanlığın enerji sorununa kalıcı çözümün nükleer enerji olduğu bir çok teknisyen ve bilim adamı tarafından dile getirilmektedir. Nükleer enerjinin iki üretim türü vardır. Bunlardan biri, gerçekten çok uzun dönemde insanlığın enerji açısından kurtarıcısı olduğuna inanılan füzyon enerjisidir. Kanımca, füzyon enerjisinden yararlanılarak elektrik enerjisi elde etmenin ticari boyuta ulaşmasının yaklaşık daha bir asırlık geliştirmeye ihtiyacı vardır. Ama sonunda bu tür enerjiden yararlanma yolları bulunacak ve insanlığın hizmetine sunulacaktır. Diğer tür ise, halen insanlığın hizmetinde bulunan ve en temiz elektrik enerjisi üretim santrallerinin yapımında kullanılan, fisyon enerjisidir. Bu enerji türünün geçmişi çok kısa olmakla birlikte, ticari kullanım alanları vardır ve bir çok ülkenin elektrik enerjisi üretiminde önemli bir pay almaktadır.


NÜKLEER ENERJİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ

Prof. Dr. Osman K. Kadiroğlu
Doç. Dr. Cemal Niyazi Sökmen

( Bilim ve Teknik Dergisi Haziran-1994 Sayı: 319 )

 

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 hammaddesi üretirler. Enerji üretim ve tüketiminin çok farklı yöntemleri olsa da, tüm ülkelerin ucuz, bol ve temiz enerji kaynaklarına gereksinimleri vardır.

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 hammadde, fosil yakıtlar olmuştur.

Fosil yakıtların kullanımı, çözümü çok zor sorunları da beraberinde getirmiştir. Bu sorunların ilki, tükenen hammadde kaynaklarıdır. Fosil yakıtlar milyonlarca yılda oluşmuş, doğanın bizlere, daha doğrusu bizden sonraki nesillere bir armağanıdır ve sentetik olarak yapılanmaları son derece zordur. Çok sayıdaki petrokimya ürünleri spektrumunu inceleyerek petrol ve bazen de kömürün ne denli vazgeçilemez birer doğa harikası olduklarını rahatlıkla algılayabiliriz. 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 az da olsa kükürt, yanmayan maddeler ve radyoaktif maddeler de 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 CO2 gazı sera etkisine, SO2 gazı ise asit yağmurlarına neden olur. Sera etkisinin neden olduğu atmosfer sıcaklığı artışı yıllardır gözlenmektedir. Asit yağmurları bitki örtüsüne ve canlılara zarar verir. İngiltere’de yakılan kömür yüzünden Finlandiya’nın göllerindeki balıklar asit yağmuru nedeni ile ölmektedirler. Radyoaktif maddeler, linyit yatakları ikincil uranyum madenleri olarak kabul edilir.

Geçtiğimiz günlerde Yatağan’da baş gösteren radyasyon alarmının nedenlerini kömürün içerdiği radyoaktif maddelerde aramak gerekir. Yakılan kömürün beş veya onda birlik kısmı, kullanım alanları çok sınırlı olan ve çevreyi kirleten kül olarak atılır. Bu küller, 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 bulunmaktadırlar.

Kömür dışındaki fosil yakıtların, stratejik önemleri de vardır. Son petrol ambargolarının dünya ekonomisine yaptığı etki ve doğal gaz boru hattının geçtiği ülkelerin politik şantajları, bilinen birer gerçektirler.

NÜKLEER YAKITTAN ELEKTRİK

Nükleer enerjinin hammaddesi olan uranyumun hiç bir endüstriyel kullanım alanı yoktur. Uranyum doğada bol miktarda bulunmaktadır. Son maden aramaları sonucu Avustralya ve Kanada’da büyük uranyum yatakları olduğu çıkmıştır. Uranyumun fiyatı bu nedenler dolayısıyla zaman içinde sürekli azalmıştır. İkinci bir nükleer hammadde ise toryumdur ve Türkiye, dünyanın en zengin toryum yataklarına sahiptir. Nükleer hammaddenin stoklanabilir olması, onun petrol gibi ekonomik silah olarak kullanılmasını imkansız kılar.

UO2’den (uranyum pası) yapılan 1 cm çap ve yüksekliğindeki seramik yakıt lokmaları, üst üste 3,5-4 m uzunluğundaki ince bir metal zarf içine yerleştirilirler. Elde edilen yakıt çubukları, hafif veya 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 genişletilmesi ile tıpkı diğer fosil yakıtlı santrallerde olduğu gibi, ısı enerjisi mekanik enerjiye,türbinin çevirdiği jeneratör ile de mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştürülür.

Nükleer enerjinin kullanılmaya başlamasından bugüne dek geçen yaklaşık elli yıl içinde bir çok 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,ve ağır su teknolojisi adını verdiğimiz hidrojenin bir izotopu olan deteryumdan yapılan ağır su ile soğutulan reaktörleri kapsayan teknoloji, günümüzde ticari olarak kullanıma sunulmaktadır.

Yüksek sıcaklıkta çalışan gaz soğutmalı reaktörler ve sıvı metal soğutmalı hızlı üretken reaktörler ise, gelecekte kullanıma girmeye adaydırlar.

TEMİZ VE UCUZ ELEKTRİK

Nükleer santraller, normal çalışma düzenlerinde çevreyi kirletecek hiç bir 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 söylenebilir. 1000 MWe gücündeki bir hafif su soğutmalı nükleer reaktörden yılda yaklaşık 27 ton (7 m3) kullanılmış yakıt çıkar. Bu miktar, aynı kapasitedeki bir kömür santralinin atık miktarına göre ağırlık olarak 25-300 bin kere, hacim olarak da 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 radyasyonun 100 ile 200’de biri kadardır. Nükleer enerjinin elektrik üretiminde kullanılmaya başlamasından bu yana ticari nükleer reaktörlerin işlemesi sonucu ortaya çıkan atıklar, şimdilik santrallerde saklanmakta ve ileri bir tarihte gömülmeyi beklemektedir. Nükleer atıkların tehlikesi, kurşun, civa veya arsenik gibi zehirli atıklara kıyasla daha azdır. Nükleer atıkların radyoaktivitesi, zamanla durduğu yerde azalırken, zehirli atıklar çevreye atıldıkları ilk günkü 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 Miles 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 bir nükleer reaktörün iyi işletilmemesinin 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. Bir santralın 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 fiyatını bu ortalama maliyete eşit olarak seçerse, yaptığı tüm harcamaları, paranın bugünkü değeri göz önüne alınarak karşılayabilecektir. Bu maliyet, yaklaşık olarak aynı koşullarda çalışan sistemlerin karşılaştırılmasını 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 civarında bir süre geçmesi gerekmektedir. Nükleer santrallerden elde edilen elektriğin maliyetinin azaltılmasında en önemli iki etmen, inşaat süresinin gerekli standartlara uyularak azaltılması ve ilk yatırım maliyetinin düşürülmesidir.

Yakıt giderleri reaktör tipine göre değişmektedir. Bazı reaktörler zenginleştirilmiş yakıt kullanmakta; bazıları ise doğal uranyuma dayalı yakıtlar kullanmaktadır. Zenginleştirme, yakıt maliyetini artırır. Ayrıca kullanılmış yakıtların ne şekilde depolanacağı ve bunun tahmin edilen maliyeti de, yakıt maliyetini 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 değişiklerden üretilen elektriğin maliyeti pek etkilenmeyecektir. Yani bir nükleer santral bir kez kurulduktan sonra ürettiği elektriğin maliyeti yaklaşık olarak sabit kalabilir. Toplam yakıt gideri ise reaktörde üretilen toplam enerji ile orantılı olacaktır. İşletme ve bakım giderleri doğal olarak reaktörden reaktöre değişmektedir, ayrıca reaktörün işletildiği ülkenin koşulları da etkili olmaktadır. Elektriğin maliyeti, toplam harcamaların bugünkü değerinin üretilen enerjinin bugünkü değerine oranıdır. Bir nükleer santralde işletme ve 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 santraller, büyük yük faktörleri ile çalıştıklarında daha ucuz elektrik üreteceklerdir.

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 maliyeti içersindeki payı %1 civarındadır. 1000 MWe 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 oldukça zor olan maliyet bileşenleri vardır. Büyük bir kazanın maliyeti bunlara bir örnektir. Gerçekleşme olasılığı her yüz bin reaktör yılı işleyişte bir olan kazanın etkilerinin getirdiği maliyet, 200 milyar dolar civarında 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 kadar olmaktadır. Three Mile Island kazasının yol açtığı dış etkilerin maliyetinin 26 milyon dolar, Çernobil kazasının toplam maliyetinin ise 14 milyar dolar dolayında olduğu tahmin edilmektedir.

  Kaynaklar
  • Broad Economic Impact of Nuclear Power,OECD, 1992.
  • Cohen B.L.,”Before It’s Too Late”,New York, 1983.
  • Cohen B.L.,The Nuclear Energy Option,New York, 1990.
  • Electricity and the Environment,IAEA-TECDOC-624, September 1991.
  • Kadiroğlu O.K.,Bilim ve Teknik Dergisi Nisan-1994 Sayı= 317.
  • Makina Müh. Odası, Uluslararası Teknoloji Kurultayı Yayın No:168,1 993.
  • National Academy of Sciences, “The Effects on Population of Exposure to Low Levels of lonizing Radition”, 1980.
  • Ott Karl O. and Spinard Bernard I., “Nuclear Energy”, New York, 1985.
  • Senior Export Symposium on Electricity and Envireonment, IAEA, 1991.


 

 

ENERJİ ve ÇEVRE


Doç. Dr. Üner Çolak


Enerji üretiminin çevre etkileri değişik biçimlerde değerlendirilebilir. Bu değerlendirmeler, her bir kaynak için birim enerji üretimine karşılık gelen kirletici madde tip ve miktarları, bunların çevre ve atmosfer içerisinde dağılımları, çalışanların ve halkın sağlığı üzerine etkileri, atığın miktarı ve zehirliliği, uzun dönemde çevre ve ekolojik sistemler üzerindeki etkileri açılarından yapılabilir.

Dünya elektrik üretim rakamları incelendiğinde %60 ile en büyük payı fosil yakıtlar almaktadır. Fosil yakıtlar (kömür, petrol ve doğalgaz), hemen hemen bütün ülkelerde temel enerji üretim kaynağı olarak karşımıza çıkarlar. Fosil yakıtların çevre etkileri göz önüne alındığında karşımıza sera etkisi asit yağmurları ve hava kirliliği çıkar. Bu tür yakıtlardan yanma sonucu enerji elde edildiğinde yanma ürünleri (CO2,NOx ve SO2 gibi gazlar), baca gazı olarak atmosfer içinde dağılırlar. Baca gazları ayrıca uçucu kül ve hidrokarbonları içerirler. Nikel, kadmiyum, kurşun, arsenik gibi zehirli metaller de fosil yakıtların yanması sonucu atmosfere atılan diğer maddelerdir. CO2, sera etkisi oluşumunda etkin rol oynamaktadır. Dünyadaki endüstriyel gelişme öncesi atmosferdeki CO2 konsantrasyonu 280 ppm (milyonda bir ) dolaylarında idi. Bu konsantrasyon, 1958’de 315 ppm ve 1986’da 350 ppm düzeyine kadar yükselmiştir. Artan CO2 miktarı, yerkürenin sıcaklığının artmasına neden olmakta, bu da iklim dengelerinin bozulmasına yol açmaktadır. SO2 ve NOx ise esas olarak asit yağmurlarına yol açmaktadır. Atmosferdeki su buharı ile birleşen SO2 ve NOx ise esas olarak asit yağmurlarına yol açmaktadır. Atmosferdeki su buharı ile birleşen SO2 ve NOx sülfürik ve nitrik asit oluşturmakta ve bu da dünyanın ekolojik dengesinin bozulmasına neden olmaktadır. Bütün fosil yakıt artıkları kış aylarında pek çok şehrimizi etkisi altına alan hava kirliliğine yol açtığını da unutmamalıyız. Fosil yakıtların çevre etkileri bunlarla da sınırlı değildir. Örneğin kömür madenciliği hem çalışanlara sağlık riski getirmekte, hem de ülkemiz için pek yabancı olamayan metan gazı patlamaları nedeni ile ölümlere yol açabilmektedir. Diğer bir sorunla da fosil yakıt taşımacılığında karşılaşılmaktadır. Petrol taşıyan tankerlerin neden olduğu kazalar yüz binlerce ton petrolün denize yayılmasına neden olmuştur. Bunun canlı bir örneğini geçtiğimiz aylarda İstanbul Boğazı’nda yaşadık.

Hidroelektrik santraller ile elektrik üretimi, dünyada toplam elektrik üretimine yaklaşık %23 oranında katkıda bulunmaktadır. Hidroelektrik santralleri ile enerji üretimi için uygun coğrafi koşulların sağlanması gerekmektedir. Günümüz koşullarında kullanılabilir hidroelektrik kapasitenin büyük bir bölümü halihazırda kullanılmaktadır. Hidroelektrik santrallerin çevre ile etkileşimlerine gelince, büyük su rezervuarlarının oluşması nedeni ile ortaya çıkan toprak kaybı sonucu doğal ve jeolojik dengenin bozulabilmesi olasıdır. Bu rezervuarlarda oluşan bataklıklar da, metan gazı oluşumu için uygun bir ortam teşkil ederler. Yakın geçmişte barajların yıkılması sonucu meydana gelen kazalar, pek çok kişinin ölümüne neden olmuştur.

Dünyada elektrik üretimi içinde %17 gibi önemli bir pay, nükleer reaktörler tarafından sağlanmaktadır. Bu oran gelişmiş ülkelerde çok daha yüksek rakamlara ulaşmaktadır. Örneğin fosil yatakları kısıtlı olan Fransa, elektriğin %70’ini nükleer enerji ile sağlamaktadır. Nükleer enerjinin çevreye etkisi fisyon ürünü radyoaktif izotopların yayılması durumunda söz konusu olur. Bunun kötü bir örneğini 1986’da Çernobil reaktöründeki kaza ile yaşadık. Bu kazanın nedeni türbin kontrolü sırasında reaktör güvenlik sistemlerinin devre dışı bırakılmış olmasıdır. Çevreye yüksek miktarda radyoaktivitenin salınması ise, reaktörün koruma kabının olmamasından kaynaklanmaktadır. Bu reaktörün yetersiz tasarımını, günümüzde çalışan 400′ ün üzerindeki reaktör için genellemek doğru değildir. Bu reaktörler uzun süredir güvenli olarak çalışmaktadırlar. Bütün mühendislik sistemleri gibi nükleer reaktörler de kaza riski taşımakta, ancak alınan önlemler ile bu risk milyonda bir çok düşük bir olasılığa indirilmektedir. Öncelikle şunu söylemek gerekir ki nükleer reaktörler fosil yakıtlar gibi atmosferik kirlenmeye yol açan atık üretmezler. Normal günlük yaşantımızda karşılaştığımız radyoaktivitenin ancak çok küçük bir kısmı nükleer reaktörlerden kaynaklanmaktadır. Bunu kişi tarafından alınan radyasyon dozu için kullanılan “rem” ile ifade ettiğimizde ilginç sonuçlar ile karşılaşabiliriz. Dünyada doğal olarak bulunan radyoaktif izotoplar nedeni ile kişi başına düşen ortalama doz yaklaşık 26 miliremdir. Kozmik ışınlar nedeni ile alınan doz ise, 28 milirem düzeyindedir. Bunlardan korunmanın hiç bir yolu yoktur ve herkes yaşadığı yöreye bağlı olarak az ya da çok bu dozu alır. Doğal radyasyon dışında insanların maruz kaldığı en büyük radyoaktivite kaynağı ise tıbbi amaçlı röntgen ya da radyoterapidir. Göğüs ya da diş için uygulanan x-ışınları, yaklaşık 10 miliremlik doza karşılık gelir. Diğer organlar için bu daha da yüksektir. Nükleer silah denemelerinden kaynaklanan doz ise yıllık 4 ile 5 milirem düzeyindedir. Nükleer enerjiden kaynaklanan doz ise yılda 1 milirem civarındadır. Bu, reaktörlerin çalışması sırasında çevreye verilen radyasyonun yanında uranyum madenciliği, yakıt fabrikasyonu ve kullanılmış yakıt işleme tesislerinin yaydığı radyasyonu da kapsamaktadır. Yapı malzemelerinden yılda yaklaşık 7 milirem düzeyinde doz almaktayız. Uçak ile yerden yaklaşık 12 km yükseklikte yolculuk yapmak, kozmik ışınlar nedeni ile saatte yaklaşık 0.5 milirem doz alınması neden olur. Günde bir buçuk paket sigara içen kişinin alacağı yıllık doz, yaklaşık 8000 miliremdir. Termik santraller de küller ile birlikte doğaya radyoaktivite salarlar. Bunun bir örneğini Yatağan’da yaşadık. Çernobil kazası sonucu alınan radyasyon dozu ise, yere bağlı olarak değişim göstermektedir. Örneğin reaktör çevresinde, 3 kilometre yarıçapında bir alan içersinde alınan ortalama doz 3300 miliremdir. Alınan bu yüksek doz insanların kansere yakalanma toplam riskini yaklaşık %4 oranında artırıp; %20’den %24’e çıkarmıştır. Kazanın diğer ülke insanları üzerindeki etkisi ise değişiktir. Örneğin kaza sonrası bir yıl boyunca Türkiye’de alınan en yüksek doz 59 milirem ve ortalama doz ise 15 miliremdir. Bu rakamların değerlendirilmesi için uluslararası kabul edilen standartlar ile gerekebilir. Uluslararası Radyasyondan Korunma Komisyonu (ICRP) standartlarına göre, nükleer reaktör çalışanlarının yılda en çok 5000 milirem doz almasına izin verilebilir. Daha sonra yapılan değişiklik ile bu sınır son beş yılın ortalaması için yıllık 2000 milirem olarak önerilmiştir. Nükleer reaktörlerin normal durumunda bu dozların yaklaşık onda birini sağlayacak çalışma koşulları sağlanmaktadır. Genel halk içinse, çalışanlara uygulanan ve ıçrp tarafından belirlenen doz sınırlarının onda biri sınır olarak uygulanmaktadır.


NÜKLEER GÜÇ SANTRALLARININ GENEL TANITIMI


Nük. Müh. Fatoş Arzu ALPAN


Nükleer Güç Santralları ile Termik Santraller birbirleri ile benzer özellikler taşırlar. Her iki santral tipinde de elde edilen buharın ısıl enerjisi türbinde mekanik enerjiye ve mekanik enerji de dejeneratörlerde elektrik enerjisine dönüştürülerek elektrik üretilir. Bu santraller arasındaki temel fark buharın elde ediliş yöntemidir. Bütün nükleer reaktör tiplerinde bölünmeden açığa çıkan enerji buhar üretiminde kullanır ve bu buhar üretimi doğrudan reaktörün korunda ya da buhar üreteçlerinde yapılır. Bu nedenle nükleer reaktörlerdeki bölünme reaksiyonu termik santrallarda fosil yakıt yakmakla aynı işleve sahiptir. İlk olarak nükleer güç santrallerini tanıtmadan önce bölünme (fisyon) reaksiyonu mekanizmasını anlatmakta yarar vardır.

Nükleer reaksiyonda açığa çıkan enerji, temelde U235 izotopunun ya da herhangi bir bölünmeye yatkın (fisil) izotopun (Pu239, U233) nötronla etkileşmesinden ötürü parçalanması olayı sonucunda açığa çıkan fazlalık bağlanma enerjisidir. Nötronla etkileşen U235 çekirdeği kararsız hale geçerek, kendisinden daha hafif iki çekirdeğe ayrılır ve bu esnada da ortalama olarak iki nötron açığa çıkarır. Bu reaksiyon sonucu açığa çıkan bölünme enerjisi yaklaşık 200 MeV’dir. Bu enerji buhar üretimi için soğutucuya aktarılır ve açığa çıkan nötronlardan biri bölünmeye yatkın başka bir izotopu parçalayarak zincirleme reaksiyonuna sebep olur. Diğer nötron ise reaktör içindeki diğer malzemeler tarafından yutulur ya da sistemden kaçar. Nükleer reaktörler bu zincirleme bölünme reaksiyonunun kontrollü olarak yapıldığı sistemlerdir. Bölünme reaksiyonunun önemini anlamak için 1 kg U235 izotopunun yanması sonucu açığa çıkan enerjinin yaklaşık 1.3 milyon kg kömürünkine eşdeğer olduğunu belirtmek yeterli olacaktır.

Bölünme reaksiyonu sonucu açığa çıkan nötronların etkili bir şekilde kullanılabilmesi için bölünmeye yatkın izotoplarla etkileşme olasılıklarını arttırmak gerekir. Bu nedenle bölünme reaksiyonlarından açığa çıkan hızlı nötronlar moderatör adı verilen yavaşlatıcı malzemeler yardımı ile yavaşlatılarak bölünmeye yatkın malzemelerle etkileşim olasılıkları arttırılır. Diğer bir malzeme de yansıtıcı (reflector) dır. Bu malzeme korun etrafına yerleştirilerek nötronların sistemden dışarı kaçma olasılıklarını azaltmak için kullanılır. Moderatör malzemesi aynı zamanda yansıtıcılık işlevini de görebilir.

İlk kontrollü bölünme reaksiyonu 1942 yılında Amerika Birleşik Devletlerinde inşa edilen CPI Reaktöründe gerçekleştirilmiştir. Bu reaktörde yakıt malzemesi olarak doğal uranyum ve moderator olarak grafit kullanılmıştır. İlk nükleer reaktörde olduğu gibi nükleer reaktör tasarımcılarının reaktör yakıtı için seçimleri doğal uranyum (%0.71 U235, %99.27 U238) ya da %3, %4 oranında zenginleştirilmiş uranyumdur. Eğer yakıt doğal uranyum seçilirse moderator olarak grafit ya da ağır su kullanılmalıdır.

Günümüzde, elektrik üretimi için kullanılan santralların büyük bir bölümü Basınçlı Su Reaktörü (PWR), Kaynar Su Reaktörü (BWR), ve Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür (PHWR). Bunlardan ilk ikisi, hafif su soğutmalı termal reaktör sınıfına girer, moderator ve reflektör malzemesi olarak da hafif su kullanılır. Üçüncü reaktör tipi ise dünyada ilk olarak Kanada’da elektrik üretimi için kurulan ve soğutucu olarak ağır su kullanan Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür.


 

H.U. Nuclear Engineering Department


EKONOMİK AÇIDAN NÜKLEER SANTRALLER
Yazan:Nük. Müh. Anıl Bekir Bölme


Dünyanın geleceği yeni enerji kaynakları bulunmasına bağlıdır. Çünkü mevcut fosil yakıt kaynakları tükenmektedir. Süratle artan dünya nüfusunun 2000 yılında altı milyara ulaşması beklenmektedir. Yaşam standartlarını yükseltmek isteyen bu insanlar enerji ihtiyacının da yüksek düzeylere çıkmasına sebep olacaktır. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) Sağlık ve Çevre Komisyonunun 1991 yılında belirttiği gibi, bir ülkenin elektrik kullanımı, o ülkenin sosyo ekonomin gelişmesinin bir göstergesidir. Elektrik kullanımı,gelişmiş ülkeler halklarına daha iyi sağlık hizmetleri sunabilirler. Bu büyük enerji ihtiyacının karşılanması için kısıtlı fosil yakıt kaynakları yeterli olmayacaktır.

Fosil yakıt kaynakları ekonomik olarak sınırlıdır. Zaten bunların sadece elektrik üretimi için kullanılması düşünülemez. Çünkü bunlar ulaşım, ısıtma ve kimya endüstrisinde de önemli yerleri olan maddelerdir. Hidroelektrik ve diğer doğal kaynakların ise, sabit ve sınırlı kullanım alanları vardır. Hidroelektrik santralleri çok pahalı yapılardır ve ancak sulama, sel kontrolü gibi çeşitli fonksiyonları bir arada içerdikleri zaman ekonomik hale gelirler. Yer bağımlılıkları da ayrı bir sorundur. Kurulabilecekleri yerlerin endüstri bölgelerinden uzak olması sebebiyle, üretilen enerjinin önemli bir kısmı, aktarım sırasında kaybolur. Üstelik ülkemizin hidroelektrik üretim kapasitesi de dolmak üzeredir. Rüzgar, güneş, dalga enerjisi hala üzerinde çalışılmakta olan konulardır. Fakat bunların süreksiz oluşu ve verimlerindeki düşüklük, şu anda bunlardan fazlaca bir fayda sağlanamaması sonucunu doğurmaktadır. Jeotermal enerji günümüzde kullanılan fakat oldukça kısıtlı bir enerji türüdür.

Bu şartlar altında artan enerji ihtiyacımızın, bizi bir enerji krizine götürmekte olduğu açıktır. 1991 yılında Helsinki’de düzenlenen sempozyumda, verimlilik artışı ve enerji tasarrufunun artan enerji ihtiyacının sadece belli bir bölümünü karşılayabileceği açıklanmıştır. Bu durumda yeni enerji üretim teknolojilerinin girmesi kaçınılmazdır.

Burada nükleer enerji, pek çok olumlu yönüyle karşımıza çıkıyor. Nükleer enerji şu anda dünya elektrik üretiminde önemli bir yere sahiptir. 1972 yılında dünyada üretilen elektriğin sadece %2.7 si nükleer enerjiden karşılanırken 1991 de bu oran %16.6 ya çıkmıştır. Nükleer gücün geleceği, bu enerji çeşidinin ekonomik, finansal,performans,güvenirlik ihtiyaçlarının kolay ve fiyat dalgalanmalarından etkilenmeden karşılanabilmesi, çevre ve sağlık konularında alternatiflerine üstünlüğüne bağlıdır. Pek çok çalışma göstermiştir ki bu bakımlardan nükleer enerji alternatifleriyle yarışabilecek bir konumdadır.

Fiyat dalgalanmalarından bağımsızlık bakımından nükleer enerji fosil yakıtlardan daha üstündür. Çünkü nükleer santrallerin yakıt ihtiyacı fosil yakıtlı santrallerinkinden çok daha azdır (az miktarda zenginleştirilmiş 27 ton uranyum yada 160 ton doğal uranyum bir yıllık üretim için yeterlidir ki bu sadece birkaç kamyon yük eder oysa aynı ölçülerdeki bir kömür santrali yılda 2.6 milyon ton kömür ihtiyaç duyar ve bu da her biri günde 1400 ton kömür taşıyan 5 trene ihtiyaç olduğunu gösterir) böylece üretici kendisine yıllarca yetecek yakıtı depolayabilir.

Nükleer santraller çevreye karbondioksit, sülfürdioksit ve azotoksitleri yayan santraller yerine kurulduklarında, asit yağmurlarını ve sera etkisini azaltarak çevre korumasına hizmet ederler.

Nükleer santrallerden çıkan atıklar fosil yakıtlı santrallerden çıkan atıklara göre çok daha azdır ve çok daha iyi şekilde korunurlar. Bu atıklar güçlendirilmiş beton içersinde, yerin birkaç yüz metre altına kazılmış kaya mağaralarında yada derin madenlerde saklanıp sürekli olarak gözlenirler. Buralarda atıklar, mühendislik ve doğal koruma altındadır bu korumaları atık formu (örneğin camlaştırma) yüksek güvenlikli kaplar, bu kapların etrafını dolduran ve yeraltı suları ile teması engelleyen malzemeler, jeolojik bakımdan durağan kayalar, jeokimyasal koşullar ve yeraltı suyu koşulları sağlar ve depolama yüz bin yıl dayanacak şekilde yapılır oysa atıklar 300-500 yıl arasında zaten zararsız hale gelmektedir.

Nükleer enerji ekonomiklik,temizlik,güvenlik ve dışa bağımsızlık açılarından ele alındığında ülkemiz ihtiyaçlarına en çok ve çabuk cevap verebilecek enerji türüdür. Bu sebeple kısa sürede bu teknolojiye girmemiz gerekmektedir.


 

Hacettepe.Unv. Nuclear Engineering Department


NUKLEER TEKNOLOJİNİN RİSKLERİ
Yazan:Nük. Müh. Sinan Göktepeli


İnsan, hayatı boyunca teknolojinin getirdiği çeşitli olanaklardan yararlanmak ve hatta hayatta kalabilmek için çeşitli risklerle karsı karsıya kalır. Bu risklerden kaçınmak, veya onların kaynaklarını yok etmek daha fazla risk taşıyabilir. Mesela yolculuk etmenin riskli olduğu bilinir, ama evde oturmak da risklidir, çünkü tüm kazaların %40’i evlerde olur. Çalışmak risklidir, çünkü iş kazaları insanları sürekli öldürmektedir, fakat işsizliğin yol açacağı parasızlık çok daha zararlı olabilir. Önemli olan riskleri tanıyıp onları gruplandırarak hangi riskleri almanın bizlere daha az zarar vereceğini görmektedir.

Bir şeyin ne kadar riskli olduğunu anlamak için çeşitli birimler kullanılmaktadır. Burada Ortalama Omur Kaybı(OOK) kullanılacaktır. OOK, bir risk, bir insanin ölümüne yol açarsa, bunun sonucu olarak kaybolan ömrün tüm insanlara oranıdır. Örnek olarak ortalama 70 yaşına kadar yaşayan bir toplumda, her 100 insandan birinde görülen ve onun 20 yaşında ölmesine yol açan hayali bir hastalık düşünelim. Bu durumda o insan yaşayacağı 50 yılı kaybedecektir. Ve 100 insan için OOK 0.5 yıl, yani 6 aydır. Bu 6 aylık OOK, insanların her birinin 6’şar ay önce öleceği anlamına gelmez.

En önemli risklerden biri bekarlıktır. Bekar erkekler, evli erkeklerden yaklaşık 6.0 yıl daha az yaşamaktadırlar, yani bekarlığın OOK’si 6.0 yıldır. Bekar kadınlar içinse OOK 3.2 yıldır. Sigara içmek de önemli risklerden birine sebebiyet verir. Günde ortalama bir paket sigara içmek erkekler için 6.4, kadınlar için 2.3 yıl OOK’ya neden olur. Kontrol edebildiğimiz risklerden biri de kilomuzdur. Normalden fazla olan her bir kilogram ortalama ömrü 2 ay kısaltır. Günde yenilen fazladan bir dilim tereyağlı ekmek (100 kalori), yılda 3.5 kilo alınmasına, ve ortalama ömrün 7 ay kısalmasına yol açar. Tüm kazaların yol açtığı toplam OOK 435 gündür. En göze batan kazalardan motorlu taşıt kazaları 207 gün OOK’ya yol açar. Erkekler kazalarda ölmeye kadınlardan iki kat daha meyillidir. Diğer bazı riskler, aşağıdaki tabloda sıralanmıştır.

Aktivite veya Risk Ortalama Omur Kaybı(gün olarak) Erkek olmak 2800 Kalp hastalığı 2100 Kömür madeninde çalışmak 1100 Kanser 980 Yoksulluk 700 Alkol 130 İntihar 95 Düşmek 39 Hayat boyu günde bir tane diyet içeceği 1.5 Uçak kazaları 1 Baraj yıkılması 0.5 Tüm elektrik nükleer santrallerde üretilirse 0.03 Bir ülkenin refah düzeyinin artması, sağlık, ulaşım, emniyet ve konfor gibi dallardaki hizmetlerin iyileşmesine, bu da ortalama yaşam suresinin artmasına yol açar. Ancak ekonomik büyüme öncelikle enerjiye ihtiyaç duyar. Bir elektrik santrali kurmak da yaklaşık olarak minimum 4 yıldan başlayan sureler gerektirir. Bu durumda ekonomik büyüme hızı göz önüne alınarak uygun miktarda enerji üretecek santrallerin yapımına vaktinde başlanılmazsa, sosyoekonomik sebeplere dayalı Ortalama Omur Kaybı’da büyük artış olacaktır. İlk önce, gereken enerjiyi üretecek nükleer güç istasyonlarının yol açacağı risklere bir göz atalım, daha sonra da diğer enerji üretim sistemlerinin tehlikelerini kısaca gözden geçirelim.

Nükleer enerjisinin risklerini daha iyi anlayabilmek için radyasyonun risklerini kavranması gerekir. SIK SIK konuşulan birimlerden rem, bir saniye içinde radyasyon partikülleriyle canlının atomlarının iyonlaşmasının sonucu aldığı enerjinin, radyasyon parçacığının tipine göre belirlenmiş bir etki faktörüyle çarpılması sonucu bulunan bir değerdir; böylece radyasyonun bir canlı üzerindeki etkileri hesaplanabilir. Daha önce bahsettiğimiz Ortalama Omur Kaybı cinsinden etkisini vurgulayacak olursak, bir milirem radyasyon, 1.2 dakikalık bir Ortalama Omur Kaybı’na denk gelmektedir. Bu değer birçok uluslararası ve ulusal komiteler tarafından hesaplanmıştır. Bir insan ortalama olarak yılda, kozmik ışınlardan 40 mrem (milirem), havadaki radyasyondan 4 mrem, toprak ve kayalardan 40 mrem, televizyondan 10 mrem, röntgen ışınlardan 100 mrem, kol saatinden 1 mrem ,yani toplam olarak yılda yaklaşık 200 mrem radyasyon alır. Radyasyonun getirdiği riskler, alınan dozla birlikte doğrusal olarak artar.

Reaktörlerin yapısından ve güvenlik sistemlerinden daha önce bahsedilmiş olduğu için konuya reaktörün halka getirdiği risklerin nasıl hesaplandığını açıklayarak başlayalım. Bir nükleer güç istasyonunda, bozulma riskine karşı her sistemin bir yedeği ve söz konusu sistem devre dışı yada yetersiz kalırsa onun görevini yapacak birkaç alt sistem mevcuttur. Bir kazanın operatör hataları ve sistemdeki bozukluklar ile nereye kadar ilerleyebileceğini hesaplayabilmek için birçok diğer endüstri dalında da kullanılan hata ağacı analizi uygulanır. Buna göre her hatanın olma riski ayrı ayrı ya hesaplanır, yada endüstrideki deneyimlerden yararlanarak bulunur. Böylece ilk hatadan başlanır ve bunu takip eden sistemin hata yapma riski hesaba katılır, hata yaparsa yada yapmazsa ne olacağı bulunur, insanların ve makinelerin bunları takip eden tüm hareketleri dallara ayrılarak kaza senaryosunun en sonundaki çeşitli bitiş noktalarına varılır. Yine de varılan sonuç tam kesin bir değer değildir, bu nedenle olası en kotu sonuç kabul edilir, çünkü eğer bir şeyin kotu gitme şansı varsa, kotu gideceğini varsaymak, sonradan bir sürprizle karşılaşmaktan daha iyidir. Hata ağacı analizi dünyanın her yerinde nükleer reaktörlerin geliştirilmeleri için uygulanmaktadır.

Amerika Birleşik Devletleri’nde yapılmış olan çok geniş kapsamlı bir analize göre (bu analiz Rasmussen Çalışması yada koduyla WASH-1400 olarak bilinir; M.I.T. profesörlerinden Norman Rasmussen’in yaptığı 4 milyon dolara mal olan bir çalışmadır) her 20000 reaktör yılı ( 10 reaktörün bir yıl çalışması 10 reaktör yılı olur) çalışmada bir, bir kor erimesi kazası olacaktır. Bu Çernobil kazası dahil edildiğinde bile oldukça karamsar bir yaklaşımdır. Her 5 kor erimesinden birinde yaklaşık olarak 1000 olum, her yüz taneden birinde yaklaşık 10000 olum, her 100000 erimeden birinde de 50000’e yakın olum olacağı bekleniyor. Her erimede ortalama olarak 400 olum bekleniyor. Her erimede ortalama olarak 400 olum bekleniyor (Çernobil’de sadece 31 olum oldu). Rasmussen çalışmasının sonuçlarına göre, bir nükleer reaktör kazası sonucu (anında yada neden olduğu kanser sonucu) ölme riski bize,18 dakika Ortalama Omur Kaybı getirir.

Rasmussen çalışması yaklaşık olarak 10 milyonluk bir toplum göz önüne alınarak yapıldı. Yani 50000 kanserden olum, kişinin kanser olma riskinin %0.5 artması demek oluyor. Halbuki kanser riskindeki bu artış, herhangi iki ilimiz arasındaki kanser riski farkından daha küçüktür. Yani en kotu reaktör kazası bile daha çok kanser olma riski olan bir ile taşınmaktan daha tehlikeli değildir. Biraz daha bilgi verecek olursak, birinin yıldırım çarpması sonucu ölme olasılığı bu riskten 20000 kat, evine uçak çarpması sonucu ölme olasılığı 1000 kat daha fazladır.

Termik santrallerin etkileri günümüzde çok iyi bilinmektedir. Onların yarattıkları risklerden sadece hava kirliliği sonucu olanı göz önüne almak şu an için yeterlidir. Hava kirliliği insanların üstünde kolayca belirlenebilen etkiler bırakmadığı için riskleri hakkında kesin sayılar vermek zordur. Ancak son yüzyıl içinde olan olaylara bir göz atarsak: 1 Aralık 1930, Belçika, Mesue Vadisi’nde 60 olu ve 6000 hasta; 1 Ekim 1948, Donora, Pennsylvania’da 20 olum ve orada yaşayan 14000 insandan 6000’inde hastalık; 1948-1962, Londra, en büyüğünde 3500 kişi oldu; 1953, 1963 ve 1966, New York, toplam olum 1000’in üzerinde. Bu değerlerin elimizde olmasına karşın, termik santrallerin sebep olduğu hava kirliliğinin sonucu meydana gelen ölümleri hesaplayabilmek için sosyoekonomik durumlardaki değişimi, coğrafi konumu ve birçok diğer faktörü içine alan bir analiz yapılması gerekir. Bu analizin sadece sonucuna göz atıldığında, (diğer riskleri göz önüne alınmadan) sadece hava kirliliği sonucu termik santrallerin her bir ünitesinin yılda 1000 kişiyi oldurduğu görülür, bu da bir miktar hesaplama sonucu 13 günlük bir Ortalama Omur Kaybı’na denk gelir.

Petrol santralleri, yol açtıkları hava kirliliği sonucu 4 günlük bir Ortalama Omur Kaybı’na yol açar. Doğal gaz çok az hava kirliliği ve yangına sebep olur, ama yol açabileceği patlamalar ve havasızlıktan boğulmalar sonucu 2.5 günlük bir Ortalama Omur Kaybı’na yol açar. Güneş enerjisinin en önemli sağlık etkisi bir santral kurmak için gereken cam, çelik, vb maddelerin üretiminde kullanılacak kömürün etkileridir. Bu da yaklaşık 0.4 günlük bir Ortalama Omur Kaybı ‘na denk gelir. Ayrıca elektrik çarpması sonucu olum riski olan 5 günlük Ortalama Omur Kaybı da tüm enerji teknolojileriyle birlikte gelir.


 

 

NÜKLEER ATIKLAR


Doç. Dr. Okan Zabunoğlu


Hiçbir yakıt enerji üretmek üzere yakıldığında yok olmaz; ancak “atık” adını verdiğimiz başka formlara dönüşür. Bu kömür için de böyledir; uranyum için de. 1000 MWe gücündeki bir hafif-su soğutmalı nükleer reaktörden çıkan kullanılmış olarak %95.5 uranyumdioksit, %3.5 fisyon ürünleri (atom ağırlıkları farklı izotoplar), %0.9 plütonyum ve %0.1 uranyum-ötesi elementler (neptünyum,amerikyum,küriyum) içerir. Yani orijinal yakıtın yalnızca %4.5’i eksilmiştir; bu eksilen kısmın yerini reaktörde çeşitli nükleer reaksiyonlar sonucu oluşan fisyon ürünleri, plütonyum ve uranyum ötesi elementler almıştır. Kullanılmış nükleer yakıtları işleyerek (reprocessing) uranyum ve plütonyumu geri kazanmak olasıdır. Bu durumda geriye fisyon ürünleri ve uranyum-ötesi elementlerden oluşan bir karışım kalır; işte bu karışıma, Yüksek Aktiviteli Nükleer Atık adı verilir. Eğer kullanılmış nükleer yakıtların yeniden işlenmesi yolu benimsenmezse – bu ispatlanmış bir teknoloji olmasına rağmen oldukça külfetli ve ekonomik açıdan tartışmalı bir işlemdir – o zaman kullanılmış yakıtın kendisi Yüksek Aktiviteli Nükleer Atık (içerdiği yüksek radyoaktivite nedeniyle) olarak nitelendirilir.

Yüksek Aktiviteli Nükleer Atıkların, insan ve çevreye zarar vermeyecek şekilde tasfiyesi önemli bir konudur. Bilimsel çevreler, nükleer atık tasfiyesini yeni bir teknoloji gerektiren teknik bir problem olarak görmedikleri halde, kamuoyu, nükleer atıkları diğer endüstriyel atıklara kıyasla yaşamı ve çevreyi daha fazla tehdit eden bir unsur olarak algılanmaktadır. Bu durum nükleer teknolojiye sahip gelişmiş ülkelerde, yüksek aktiviteli nükleer atıkların tasfiyesi konusunda alınması gereken politik kararları geciktirmiş ve sorunun “çözülmemiş bir problem” olarak da algılanmasına neden olmuştur. Örneğin Amerika’ da kömür yakmaktan kaynaklanan hava kirliliğinin her yıl 10,000 ölüme yol açtığı ve bu durumun nispeten “çözülmüş bir sorun” olarak görüldüğü düşünülürse, nükleer atıkların tasfiyesini “çözülmemiş bir problem” olarak ele almak da pek doğru değildir.

Yüksek Aktiviteli Nükleer Atıkların yeryüzünün 500 ile 1,200 m altında özel olarak seçilmiş jeolojik oluşumlarda inşa edilecek büyük bir maden işletmesini andıran depolara (repository) gömülmesi planlanmakta ve bu konudaki çalışmalar sürmektedir. Yer seçiminde jeolojik ve çevresel faktörler (yeraltı suyu hareketleri, kaya yapısı, erozyon, sel, deprem ve volkanik hareketler, doğal kaynaklar, nüfus yoğunluğu, vb.) dikkate alınır. Yeraltına gömülü nükleer atıkların biyosfere ulaşmasını sağlayabilecek tek mekanizma, yeraltı suyu hareketleri olduğundan, jeolojik oluşumun yeraltı suyundan özellikle uzak olması istenir. Jeolojik ortam olarak granit, bazalt, tuz ve tüf yeterli özelliklere sahip bulunmuştur. Kullanılmış nükleer yakıtlar son derece radyoaktif olmalarının yanı sıra, soğutmayı gerektirecek ölçüde ısı da üretirler ve bu nedenle de reaktörden alındıktan sonra havuzlarda su ile soğutularak muhafaza edilirler. Tasfiye öncesi kullanılmış yakıtlar, önce paslanmaz çelik (veya titanyum) silindirlere konur, sonra bu silindirler metal muhafazalara konur ve yeraltındaki tünellerde (veya odalarda) açılmış deliklere yerleştirilirler. Deliklerin üstüne bir tıkaç konur ve dolgu malzemesi (muhtemelen kil) ile kapatılır. Yeraltı deposu dolunca tüneller de doldurulur ve depo kapatılır; böylece de ek bir koruma sağlanmış olur.

Kullanılmış yakıtlar, içerdikleri uranyum ve plütonyumu geri kazanmak üzere işleme tabi tutulurlarsa, fisyon ürünleri ve uranyum ötesi elementlerden oluşan bir sulu atık çözeltisi elde edilir. Bu çözelti kuruyana kadar buharlaştırıldıktan sonra yüksek sıcaklıkta cam eriyiği ile karıştırılıp metal silindirler içine boşaltılır ve soğuduğunda katılaşıp camsı bir yapı (camlaştırılmış atık) oluşturur. Cam, suda kolay çözünmeyen, uygun mekanik özelliklere sahip, binlerce yıl kararlı olarak kalabilen, nispeten ucuz ve işlenmesi kolay bir malzeme olduğu için günümüzde nükleer atık formu olarak tercih edilmektedir. Camlaştırılmış nükleer atık ile dolu silindirler, bir metal muhafaza içine konup yeraltı deposundaki deliklere yerleştirilirler. Yukarıdaki plan yeni bir teknoloji gerektirmemektedir ve bu planın uygulanmasında teknik ve ekonomik zorluklardan çok, politik kararlar ve bu kararların hayata geçirilmesinde karşılaşılan güçlükler etkili olmaktadır.

Nükleer atıkların derin jeolojik oluşumlara gömülmesi konusunda en sık sorulan sorulardan bir tanesi şudur: “Acaba radyoaktivite bir yolunu bulur da tekrar yeryüzüne döner mi? ” Bunun tek yolu, yeraltı suyunun deposuna ulaşmasıdır. Jeolojik oluşumu seçerken en fazla dikkat edilen noktanın, yeraltı suyuna olan uzaklık olduğunu hatırlatalım; en azından bin yıl boyunca bu oluşumlara yeraltı suyunun ulaşmayacağından emin olabiliriz. Yine de diyelim ki yeraltı suyu jeolojik oluşuma ulaştı; önce yeraltı deposunu çevreleyen jeolojik ortamı ve sonra muhafazalar etrafındaki dolgu malzemesini (dolgu malzemesi kil olduğundan,ıslandığında şişerek suyun geçişini iyice zorlaştırır) geçmesi gerekir. Daha sonra metal muhafazayı ve metal silindiri aşmalı ve suda zor çözünür olması dikkate alınarak seçilmiş camı çözmelidir. Böylece nükleer atıklar suyuna bulaşırlar. Nükleer atıkla kirlenmiş yeraltı suyu da aynı yollardan tekrar geçerek (bu sırada jeolojik ortamın ve dolgu malzemesinin bir filtre rolü oynayacağı da unutulmamalıdır) biyosfere ulaşmalıdır. Son olarak yeraltı suyunun son derece yavaş (ortalama 30 cm/gün) hareket ettiği ve yerin 1 km altından yeryüzüne çıkabilmek için kaya tabakaları arasında yaklaşık 80-100 km yol kat ettiğini (günde 30 cm’den 30 km gitmek 730 yıl alır) belirtelim. Tüm bunlara rağmen, atıklar, tehlikeli seviyede radyoaktivite içerdikleri süre içinde yeryüzüne ulaşmanın bir yolunu bulabilir mi? Belki de bulabilirler. Ancak diğer enerji üretim sistemlerinin atıkların yarattığı riskler göz önüne alındığında, burada söz konusu olan risk, yüzlerce kere, örneğin kömür yakmakla karşılaştırıldığında yaklaşık 1400 kez daha azdır.