Nükleer Atık Nedir? Radyoaktif Atık Nedir?

Nükleer atık deposu, radyoaktif atıkların özel şartlarda depolandığı, olası çevresel zararlarının yok edildiği veya azaltıldığı depolardır. Nükleer atıklar, ilgili radyoaktif maddenin türüne göre beton, çelik veya cam olabilir.

Nükleer atık depolama yöntemi, nükleer atık türüne ve bu atığın radyoaktivite seviyesine göre değişir. Radyoaktivite arttıkça koruma yöntemleri de genişler ve denetim sıkılaşır. En iyi nükleer atık depolama materyali çeliktir.

Bir atomun çekirdeğindeki nötron sayısı, proton sayısından fazla ise bu atom çekirdeğindeki nötronlar, etrafına ışıma saçarak parçalanır. Bu parçalanma sonucunda ortaya çıkan ışınıma radyasyon adı verilir. Nükleer enerji üretimi, atomun parçalanarak yüksek enerji üretmesi prensibine dayalı bir yöntemdir ve bu üretim sonucunda atık haline gelen parçalanmış atomlar radyasyon yayar.

Nükleer atıkların radyasyon yayılımı yok etmek ve azaltmak için şu yöntemler kullanılır.

• Yakma ve Kurutma: Yakma ve kurutma yöntemi, nükleer atıkların hacmini azaltmak için kullanılır. Bunun için 1000 santigrat dereceye ulaşabilen fırınlar kullanılır. Yakma ve kurutma işleminin ardından atıklar preslenerek granül haline getirilir.
• Sıkıştırma: Nükleer atıkların hacmini azaltmak için kullanılan bir başka yöntem de sıkıştırmadır. Bu yöntem ile nükleer atıklar preslenerek sıkıştırılır.
• Sementasyon: Sementasyon yönetimi, yakma ve kurutma yöntemi ile granül haline getirilen nükleer atıkların saklanması için kullanılır. Bu yöntem daha çok düşük seviyeli nükleer atıklar (LLW) için tercih edilir. Sementasyon yönteminde radyoaktif granüller, çamur ve beton gibi akışkanlığı düşük maddeler ile karıştırılarak çelik tanklara doldurulur. Böylelikle nükleer atıklar hareketsiz hale getirilir ve olası bir ihmal veya doğal afette doğaya karışmaları önlenir.
• Vitrifikasyon: Vitrifikasyon, yüksek seviyeli nükleer atıklar (HLW) için kullanılan bir yöntemdir. Vitrifikasyon ile nükleer atıklar, eritilmiş borosilikat cam ile karıştırılır ve bir çelik tankın içinde soğutulur. Böylelikle binlerce yıl hareketsiz kalmaları sağlanır.
• Kapsülleme: Yüksek seviyeli nükleer atıklar (HLW) için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntem ile nükleer yakıt atıkları yaklaşık 5 metre uzunluğundaki metal çubuk kapsüllerin içine doldurulur. Bu kapsüller dökme demir veya bor çeliği iç yapıya sahip bakır depolardır.

Kanada’da nükleer atık depolama işlemleri Ontario, Quebec ve New Brunswick’teki nükleer enerji sahalarında ve Ontario’daki Kanada Atom Enerjisi Şirketi’ne ait Manitoba ve Chalk River Laboratuvarları’nda saklanmaktadır.

Türkiye’de nükleer enerji üretimi olmadığından, tıbbi ve araştırma amaçlı düşük ve orta seviyeli nükleer atıklar TAEK’e bağlı Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi bünyesinde işlenir ve depolanır. Akkuyu ve Sinop’ta inşaatları devam eden nükleer enerji santralleri için nükleer atık depolarının kurulması proje planları dahilindedir.

Nükleer atıklar, fisyon öncesi sahip oldukları potansiyel enerjinin %90’ını fisyon sonrasında korumaya devam eder. Bu sebeple nükleer atıkların tekrar kullanımı doğrultusunda çalışmalar birçok ülkede yapılır. ABD, nükleer atıkları geridönüştürmüyor olsa da Fransa ile birlikte bu alanda çalışmalar yapan bir ülkedir.

1987 yılında Nevada’daki Yucca Dağı’nın ABD Kongresi tarafından nükleer atık depolaması için uygun görülmesinin sebepleri şunlardır:

• Çölde bulunması
• Yerleşim yerlerinden uzakta olması
• Kapalı bir hidrolojik havzada bulunması ve su kaynaklarından uzak olması
• Deprem riski olmaması

Ancak nükleer atıkların 25-30 yıl kadar daha nükleer enerji üretim sahalarında tutulmasında bir sakınca görülmemesi sebebiyle Yucca Dağı Projesi dondurulmuştur.

Dünyada her yıl 12 bin ton yüksek seviyeli radyasyon yayan (HLW) nükleer atık üretilir. ABD, yılda 2 bin ton ile en fazla nükleer atık üreten ülkedir.

Dünyada şu anda 370 bin ton nükleer atık bulunur. Nükleer atıklar genellikle şu bölgelerde depolanır:

• Nükleer enerji üretim tesislerinin bulunduğu sahalar
• Çöller
• Yerleşim yerinden uzak dağlar
• Su kaynaklarından uzak bölgeler

Dünyada en fazla nükleer atığın bulunduğu bölge ise Yucca Dağı’dır.

Nükleer atıklar düşük, orta veya yüksek seviyede radyasyon yayma ve etki süresine sahip olabilir. Atığın türüne göre radyoaktivitesi 65 yıl ila 100 bin yıl arasında sürer.

ENEA yetkilisi Fonti’ye göre İtalya, Fransa, İsviçre, Almanya ve ABD, Somali açıklarına 600 varil nükleer atık bırakmıştır. Fonti’nin iddiasına göre nükleer atık taşıyan gemiler Somali açıklarında, korsanlar tarafından saldırıya uğramış gibi gösterilerek batırılıyor. Somali ile birlikte Kenya’da da aynı işlemin, yerel milislere silah vermek karşılığında yapıldığı iddia ediliyor.

Nükleer atıklar Fransa’da La Hague’deki tesislerde çelik varillere koyularak ara depolama amacıyla Cigeo’ya gönderilir. Ardından jeolojik olarak deprem riski bulunmayan ve su kaynaklarından uzak bölgelerde gömülür.

Nükleer atıklar düşük dereceli atık, orta dereceli atık ve yüksek dereceli atık olarak üçe ayrılır. Bu nükleer atık sınıflarının özellikleri şöyledir:

• Düşük Dereceli Atık (Low Level Waste – LLW): 5 yıldan az yarı ömrü bulunan nükleer atıkları tanımlayan gruptur. Trityum, sezyum, teksenyum gibi nükleer yakıtların atıklarını kapsar. Tüm nükleer atıkların %93’ünü oluşturur.
• Orta Dereceli Atık (Intermediate Level Waste – ILW): Tüm nükleer atıkların %6’sını oluşturan orta dereceli atıklar devre dışı bırakılan reaktörlerin parçalarını ve uzun ömürlü yakıt atıklarını tanımlar. Camlaştırma yöntemi ile hareketsiz hale getirilerek gömülür.
• Yüksek Dereceli Atık (High Level Waste – HLW): Miktar olarak nükleer atıkların sadece %1’ini oluştursa da toplam radyoaktivite üretiminin %95’ini oluşturur. Bu atıklar camlaştırma yöntemi ile doğadan, insan yerleşiminden uzak, depremlerin ender görüldüğü korunaklı bölgelere gömülür.

Volkanlar dünya yüzeyindeki en yüksek sıcaklığa sahip bölgeler olarak bilinse de uranyum gibi nükleer enerji üretiminde kullanılan bir atomu etkisiz hale getirmek için yeterli değildir. Volkanların en yüksek iç sıcaklığı 1.315 santigrat derecedir. Uranyum atomunu radyoaktiviteden temizlemek ve tamamen zararsız hale getirmek içinse yaklaşık 10.000 santigrat derece gerekir. Bu da güneşin merkezindeki sıcaklıkla hemen hemen eşittir.

Nükleer atıkların gömülmesi, en iyi bertaraf yolu olarak kabul edilir. Ancak bu yöntemden verim alınabilmesi için şu şartlara dikkat edilmelidir.

• Bertaraf bölgesinin akarsulardan ve yeraltı sularından uzak olması
• Yakınlarında yerleşim yeri bulunmaması
• Deprem bölgesi olmaması
• Doğal yaşamın seyrek olduğu çöl, dağ gibi bir bölge olması.

Yüksek seviyeli radyoaktif atıklar genellikle camlaştırma yöntemi ile eritilerek çelik tanklara doldurulur ve katılaşması sağlanır. Ardından bu nükleer atıklar 500 ile 1000 metre derinliğe gömülür. HLW olarak sınıflandırılan bu atıkların doğada var olma süresi yaklaşık 100 bin yıldır. Sızıntı oluşması halinde ortaya çıkabilecek durumlar ise şunlardır.

• Su kaynaklarında radyoaktivite: Su kaynaklarının radyoaktivite kazanması, o su kaynağı ile tarım yapılan tüm bölgelerdeki toprağı ve mahsulü de radyoaktif hale getirir.
• Atıkların toprağa karışması: Toprağa karışan atıklar yüksek radyoaktivite yayarak çevreye dağılır. Bu, çok uzun süreli bir izolasyon gerektiren bir durumdur.
• Yerleşim yerlerinde radyoaktivite: İnsanlarda kısa ve uzun vadeli sağlık sorunları ortaya çıkarır. Tiroit, lenfoma, cilt ve kan kanseri başta olmak üzere kanser oranları artar.

Avustralya, %33 ile dünyanın en büyük uranyum rezervine sahip olan ülkesidir. Ancak Avustralya’da nükleer enerji kullanılmaz. Avustralya’da nükleer atık depolaması için 100’ün üzerinde tesis bulunur ve ülkedeki nükleer atıkların %85’i Sydney’deki reaktörde üretilen nükleer tıp atıklarıdır.

Radyasyona maruz kalmanın sağlığa zararları şunlardır.

• Hücre ölümlerine sebep olur.
• Kandaki alyuvarları öldürerek kanın oksijen taşımasını önler.
• DNA’yı bozarak çeşitli kanserlere sebep olur.
• Hücre duvarını inceltir.
• Maruz kalınan ilk andaki etkileri kan kusma, baş dönmesi, nefes darlığı ve bayılmadır.

Radyoaktif maddeler toprağın 500 ila 1000 metre altındaki depolarda biriktirilerek bertaraf edilir.

Radyoaktif atık örnekleri şunlardır.

• Tıbbi radyoaktif atıklar: Düşük ve orta seviyeli radyoaktif atıklardır. Tomografi gibi görüntüleme yöntemleri ve radyoterapi gibi tedavi yöntemlerinde kullanılan yakıtlardan ortaya çıkarlar. Etkisini kaybetme süresi 65 yıl civarındadır.
• Nükleer enerji yakıtı atıkları: Uranyum, plütonyum gibi atomların kalıntılarıdır. Etkilerini yaklaşık 100 bin yıl sürdürürler.
• Araştırma atıkları

Nükleer enerji doğru yöntemlerle uygulandığında çevreyi güneş enerjisinden dahi daha az kirleten bir yöntemdir. Nükleer enerji üretimindeki şu olası risk unsurları ortadan kaldırıldığında nükleer enerji ile sıfır karbon salınımına sahip bir şekilde enerji üretmek mümkündür.

• Doğal Afetler: Nükleer enerji santralleri, doğal afet riskinin düşük olduğu bölgelerde yapılmalıdır. Fukuşima nükleer sızıntısı, deprem ve tsunami sonrası gerçekleşmiştir.
• İnsan Hataları: Çernobil Faciası, insan hatası sonucu ortaya çıkmıştır. Bu yüzden nükleer enerji santrallerinin oldukça yüksek denetim ve protokollerle kontrol edilmesi gerekir.
• Atıkların bertaraf edilmesi: Bir nükleer enerji santrali tamamen sorunsuz çalışsa dahi ürettiği radyoaktif atıklar risk faktörüdür. Bu atıkların çok kısa sürede bertaraf edilmesi gerekir. Bunun için de nükleer enerji santrallerinin, atık bertarafına uygun bölgelerde kurulması önemlidir.

Nükleer enerji mühendisi, bir nükleer santraldeki tüm süreçleri yöneten kişidir. Dolayısıyla nükleer enerji mühendisi, nükleer atıklarla ilgili prosedürlere hakim ve olası senaryolara hazırlıklı olmalıdır.

1 GW elektrik üretim kapasitesine sahip bir nükleer santral yılda 25-30 ton nükleer atık üretir.

Nükleer reaktörlerin nükleer atık üretimi, enerji üretimi ile doğru korelasyona sahiptir. 500 MW gücündeki bir nükleer reaktör yılda 15 ton kadar nükleer atık üretir.