Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

Nükleer reaktör, zincirleme çekirdek tepkimesinin başlatılıp sürekli ve denetimli bir biçimde sürdürüldüğü aygıtlardır. Nükleer reaktörler, bazı durumlarda nükleer enerjiyi başka bir tür enerjiye çevirme görevi gören santraller olarak kullanılmaktadır.
Nükleer Reaktör Nedir? Ne İşe Yarar?

Karşılaştırma yapmak istediğiniz sektörü seçin!

Reaktörün kalbinde, ana madde olarak uranyum kullanılır. Nükleer reaktörün çalışma prensibi de adım adım aşağıdaki gibidir:

  • Uranyumun parçalanmasından sonra ortaya yüksek miktarlarda enerji çıkmaktadır.
  • Uranyum, bu şekilde fisyon (atomun iki veya daha fazla çekirdeğe bölünmesi) tepkimesine girer.
  • Fisyon tepkimesi ile oluşan yüksek miktardaki enerji, su buharını yüksek sıcaklıklara kadar ısıtır.
  • Nükleer fisyondan gelen ısı, sırayla buhar türbinlerinden geçen bir çalışma sıvısına (su veya gaz) iletilir.
  • Bunlar ya bir geminin pervanelerini çalıştırır ya da elektrik jeneratörlerinin şaftlarını döndürür.
  • Prensipte nükleer üretilen buhar, endüstriyel proses ısısı veya bölgesel ısıtma için kullanılabilir.

Nükleer Reaktör Çalışma Prensibi Nedir?

Nükleer reaktörler, esas olarak, muazzam miktarda düşük karbonlu elektrik üretmek için suyu ısıtmak için kullanılan büyük su ısıtıcılarıdır. Nükleer reaktörler eskiden atom yığını olarak bilinmektedirler. Nükleer reaktörler farklı boyut ve şekillerde gelirler ve çeşitli farklı yakıtlarla çalıştırılabilirler. Bir nükleer reaktör, bir parçacığın bir atomda ateşlendiği ve daha sonra iki küçük atoma ve bazı ek nötronlara bölündüğü fisyon adı verilen bir süreç olan atomların bölünmesiyle çalıştırılır. Salınan nötronların bazıları daha sonra diğer atomlara çarparak onların da fisyona uğramasına ve daha fazla nötron salmasına neden olur. Buna zincirleme reaksiyon denir.

Zincir reaksiyonunda atomların parçalanması da ısı olarak büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Üretilen ısıyı sirküle eden bir sıvı, tipik olarak su ile reaktörden çıkarılır. Bu ısı daha sonra elektrik üretimi için türbinleri çalıştıran buhar üretmek için kullanılabilir.

Nükleer Reaktör Çeşitleri Nelerdir? 

Nükleer reaktör çeşitleri 6 tanedir. Hafif su reaktörlerinde, normal su hem yavaşlatıcı hem de soğutucu olarak kullanılır. En yaygın kullanılan nükleer reaktör tiplerine ise Basınçlı Su Reaktörü (PWR) ve Kaynar su reaktörü (BWR) örnek verilebilir. Nükleer reaktör çeşitleri aşağıdaki gibidir:

  • Basınçlı Su Reaktörü (Pressiruzed Water Reactor)
  • Kaynar Su Reaktörü  (Boiling Water Reactor)
  • Basınçlı Döteryum Reaktörü (Pressiruzed Heavy Water Reactor)
  • Gaz Soğutmalı Reaktör (Gas Cooled Reactor – Advanced Gas Cooled Reactor)
  • Kurşun- Sodyum Soğutmalı Reaktör (Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor)
  • Florid-toryum Reaktör Çalışması (Molten Salt Reactor Experiment)

Basınçlı Su Reaktörü

Basınçlı su reaktörü (Pressiruzed Water Reactor), reaktördeki suyu ısıtır. Bununla birlikte, bu su, kaynamaması için basınç altında tutulur ve buhar haline gelen ve türbini döndüren başka bir su kaynağına iletilir. Bu reaktör tipi, enerji üretimi için yaklaşık 300 çalıştırılabilir reaktör ve deniz tahriki için kullanılan birkaç yüz reaktör ile en yaygın tiptir. Basınçlı Su Reaktörleri’nin tasarımı bir denizaltı enerji santrali olarak ortaya çıkmıştır. Bu tip reaktörler, hem soğutucu hem de moderatör olarak normal su kullanır. Tasarım, reaktörün çekirdeğinden çok yüksek basınç altında akan bir birincil soğutma devresine ve türbini çalıştırmak için buharın üretildiği ikincil bir devreye sahip olmasıyla ayırt edilir.

Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

Kaynar Su Reaktörü

Kaynar su reaktörü (Boiling Water Reactor), reaktördeki suyu kaynayıp buhara dönüşene kadar ısıtır ve türbini döndürür. Bu tip reaktör, suyun daha düşük basınçta olduğu (atmosferik basıncın yaklaşık 75 katı) yalnızca tek bir devre olması dışında, Basınçlı su reaktörü ile birçok benzerliğe sahiptir, böylece çekirdekte yaklaşık 285 derecede kaynar. Reaktör, çekirdeğin üst kısmındaki suyun % 12-15'i buhar olarak çalışır. Dolayısıyla daha az yumuşatıcı etki ve dolayısıyla verimlilik ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Kaynak su reaktör üniteleri, PWR'lerden (Basınçlı Su Reaktörü) daha kolay bir şekilde yük izleme modunda çalışabilir.

Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

Basınçlı Döteryum Reaktörü

Basınçlı döteryum reaktörü (Pressiruzed Heavy Water Reactor), soğutucu ve nötron moderatörü olarak ağır su (döteryum oksit D2O) kullanan bir nükleer reaktördür. PHWR'ler yakıt olarak sıklıkla doğal uranyum kullanır, ancak bazen çok düşük oranda zenginleştirilmiş uranyum da kullanır. Ağır su soğutucusu, kaynamayı önlemek için basınç altında tutulur ve tam olarak basınçlı su reaktöründe olduğu gibi, buhar kabarcıkları oluşturmadan daha yüksek sıcaklığa (çoğunlukla) ulaşmasını sağlar. Ağır suyun sıradan sudan izole edilmesi çok pahalı olsa da (genellikle ağır suyun aksine hafif su olarak adlandırılır), düşük nötron absorpsiyonu, zenginleştirilmiş yakıt ihtiyacını ortadan kaldırarak reaktörün nötron ekonomisini büyük ölçüde artırır. Ağır suyun yüksek maliyeti, doğal uranyum ve/veya alternatif yakıt çevrimleri kullanmanın düşük maliyeti ile dengelenir. 2001 yılı başı itibariyle, toplam 16.5 GW(e) kapasiteye sahip 31 PHWR faaliyettedir ve bu, sayı olarak kabaca % 7.76'yı ve mevcut çalışan tüm reaktörlerin kapasitesini üretme kapasitesiyle % 4,7'yi temsil etmektedir.

Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

Gaz Soğutmalı Reaktör

Gelişmiş gaz soğutmalı reaktörler (Advanced Gas Cooled Reactor), birincil soğutucu olarak grafit moderatör ve karbondioksit kullanan ikinci nesil İngiliz gaz soğutmalı reaktörlerdir. Yakıt, paslanmaz çelik borularda % 2.5 - 3.5 oranında zenginleştirilmiş uranyum oksit peletleridir. Karbondioksit çekirdekte dolaşır, 650°C'ye ulaşır ve ardından buhar jeneratörü borularını geçerek bunun dışında kalır, ancak yine de beton ve çelik basınçlı kap içindedir (dolayısıyla 'entegre' tasarım). Kontrol çubukları moderatöre nüfuz eder ve ikincil bir kapatma sistemi, soğutucuya nitrojen enjekte edilmesini içerir.

Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

Kurşun-Sodyum Soğutmalı Reaktör

Kurşun-Sodyum Soğutmalı Reaktör (Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor), bölünemeyen uranyum-238'in nükleer güç üretiminde yakıt olarak kullanılabilen bölünebilir plütonyum-239'a dönüştürüldüğü verimliliği artırmak için modifiye edilmiş bir nükleer reaktördür. Reaktör, bir uranyum-238 çekirdeğe çarpmak için "yavaş" nötronlar yerine "hızlı" kullanır ve bu da plütonyum-239 oluşumuna neden olur. İkinci bir modifikasyonda, daha verimli bir soğutucu olarak nötron emici su yerine sıvı metal, genellikle sodyum kullanır. Reaktör çalışırken yeni yakıt ürettiği için damızlık reaktör olarak adlandırılır. 

Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

Floridtoryum Reaktör Çalışması 

Floridtoryum Reaktör (Molten Salt Reactor Experiment), kaza reaktör soğutucusu ve yakıtının erimiş tuz olan IV. nesil nükleer reaktördür. MSR'ler (Florid-toryum Reaktör) daha yüksek bir termodinamik için su soğutmalı reaktörlere göre daha yüksek analiz edilebilirler. Yüksekte çalışabildikleri için bu uç kaza reaktörlerinin yeryüzündeki kaza reaktörlere göre yetişir. Ayrıca kaza reaktörleri 150 ATM basınçta, floridtoryum reaktörler hava basıncında etkilidirler. Bu çok daha güvenli ve küçük olmalarını sağlar. Floridtoryum reaktörler erimiş tuz reaktörleri olarak da bilinir.

Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

Akkuyu Nükleer Santral Reaktör Tipi Hangisidir? 

Akkuyu Nükleer Santral Reaktör tipi VVER olarak bilinen Su-Su Enerji Reaktörü’dür. Akkuyu Nükleer Güç Santrali, Türkiye'nin Mersin ili, Büyükeceli ilçesindeki Akkuyu'da geliştirilmekte olan bir nükleer santraldir. Ülkenin ilk nükleer santralidir. Mayıs 2010'da Rusya ve Türkiye, Rosatom'un bir yan kuruluşu — Akkuyu NGS Elektrik Üretim A.Ş. (APC: Akkuyu Proje Şirketi) — Akkuyu'da dört adet 1.200 MW VVER ünitesinden oluşan bir elektrik santrali inşa edecek, sahiplenecek ve işletecek bir anlaşma imzalamıştır. Anlaşma, Temmuz 2010'da TBMM tarafından onaylanmıştır. 2011 yılında sahada mühendislik ve etüt çalışmaları başlamıştır.

Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

En Küçük Nükleer Reaktör Hangisidir?

Dünyanın en küçük ticari nükleer reaktörü EGP-6’dır. RBMK (Yüksek Güçlü Kanal-Tipi Reaktör, Sovyetler Birliği yapımı su soğutmalı ve grafit moderatörlü nükleer enerji reaktörleri serisidir.) tasarımının küçültülmüş bir versiyonudur. Soğutma için su ve nötron moderatörü olarak grafit kullanır. 1974-1977'de işletmeye alınan Bilibino Nükleer Santrali'ni oluşturan inşa edilmiş sadece dört EGP-6 reaktörü bulunmaktadır.

Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

En Büyük Nükleer Reaktör Hangisidir?

Brüt kapasiteye dayalı olarak dünya çapındaki en büyük nükleer reaktör Çin'deki Taishan Nükleer Reaktörü’dür. 31 Aralık 2019 itibariyle 1.750 megavat brüt kapasiteye sahiptir. Ayrıca, önde gelen üç nükleer güç reaktöründen ikisi Fransa'da bulunmaktadır. Civaux ve Chooz, sırasıyla 1.561 ve 1.560 megawatt brüt kapasiteye sahiptir.

Nükleer Reaktör Nedir? Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

Sıkça Sorulan Sorular

İlgili İçerikler

27 Ağustos 2021 tarihinde yayınlandı.
Son Güncelleme: 19 Mart 2024
EnCazip Ekibi
EnCazip Ekibi
Yazar
Yazar Hakkında
encazip.com’un amacı, tüketicilere her durumda tasarruflu ve cazip olanı gösteren bir kutup yıldızı olmaktır. Tüketicilerin tasarruf etmelerini ve bu süreçte kendilerini güvende hissetmelerini hedefler.
Detaylı Bilgi