Nükleer Santral Nedir? Nükleer Santral Yararları ve Zararları Nedir?

Nükleer santrallerin fayda ve zararları tartışmalı konulardır ve bakış açısına göre nükleer enerji santrallerinin zararları nedir? sorusunun cevabı değişir. Şimdiye kadar 1979 yılındaki Three Mile Island (ABD), 1986 yılındaki Çernobil (Sovyetler Birliği) ve 2011 yılındaki Fukushima santrallerindeki kazalar haricinde ciddi bir kaza olmamasına rağmen özellikle de bu kazaların tetiklediği endişeler nükleer enerji santrallerini tartışmalı hale getirmiştir.

Nükleer enerjinin zararları, nükleer enerji karşıtları tarafından aşağıdaki gibi belirtilmektedir:

1.Nükleer atık sorunu: Nükleer reaktörlerin atıkları yüzlerce hatta binlerce yıl kaybolmaz. Geçmişten günümüze kadar kullanılmış nükleer yakıtların atıkları hala geçici depolama tesislerinde saklanmaktadır ve nükleer atıkların uzun dönemli depolanması için herhangi bir çözün henüz geliştirilememiştir.

2.Nükleer silahlar: Uranyum zenginleştirme sürecine giren sarı kek, barışçıl amaçlı geliştiriliyor olsa da kolayca uygarlığı yok edecek güçteki bir silaha dönüşebilir.

3.Ulusal güvenlik: Nükleer enerji tesisleri teröristlerin saldırıları sonucunda büyük patlamalara ve felaketlere yol açabilir.

4.Nükleer kazalar: Her ne kadar tarihte yalnızca 3 nükleer santral kazası olmuş olsa da, bu kazaların sonuçları çok büyük ve uzun süreli olabilir. 1986 yılındaki Çernobil kazasında ilk başta yalnızca santralde yaşayan 30 kişi etkilenmiş olsa da, kısa sürede tüm Avrupa’yı etkileyen radyasyon yayılması gerçekleşmiştir. Nükleer kazaların az yaşanmış olması çok da önemli değildir zira tek bir büyük nükleer santral kazası bile milyonlarca kişiyi tehdit edebilir.

5.Kanser riski: Araştırmalar, nükleer santrallere yakın bölgelerde yaşayan kişilerin olası bir kaza sonucunda yüksek kanser riski olduğunu, santralde çalışanların da sürekli olarak normalin üstünde seviyede radyasyona maruz kalması bu kişilerin kanser riskini artırmaktadır.

Nükleer santrallerin yararları bakış açısına göre değişmekle birlikte, çok yüksek kapasiteli baz yük santralleri olmaları ve yakıtlarının oldukça ucuz olmasından dolayı ekonomik açıdan tartışmalı olsa da uzun dönem devrede kalması nükleer santrallerinin en önemli yararıdır. Bunun yanı sıra:

• Temiz enerji kaynağı:Sıfır karbon elektrik üretimi gerçekleştiren nükleer enerji santralleri, karbon salınımı yapmadığından çevreci olarak kabul edilir.
• Güvenilir enerji kaynağı:Baz yük santrali olarak kullanılan nükleer enerji santralleri neredeyse her an elektrik üretir ve önemli ölçüde elektrik ihtiyacını karşılar.
• Ucuz elektrik üretimi:Nükleer enerji santrallerinin inşa maliyetinin oldukça yüksek olmasına karşın yakıt maliyeti oldukça düşüktür.
• Yüksek enerji yoğunluğu:Nükleer fisyon ile ortaya çıkan enerji, fosil yakıtın yanmasıyla ortaya çıkan enerjiden 10 milyon kat fazladır.

Nükleer enerji santralleri, yenilenemeyen enerji kaynakları içerisinde çevreyi en az kirleten enerji üretim yöntemidir. Nükleer enerji santralleri karbon salınımı yapmaz, ozon tabakasına zarar vermez. Ancak olası kaza ve sızıntı risklerine karşı nükleer enerji santrali kurulumunda şunlara dikkat edilir:

• Santralin deprem bölgesinde bulunmaması.
• Santralin kentsel yerleşim bölgesinin çok yakınında bulunmaması.
• Nükleer atıkların uygun şekilde korunması.
• Santralin deniz, çöl, dağ gibi yerleşime uygun olmayan bölgelerde inşa edilmesi.

Nükleer elektrik santralleri, tüm gerekli düzenleme ve denetimler yapıldığında çok düşük bir miktarda radyasyon yayar. Düzenli bir şekilde çalışan bir nükleer santral, bulunduğu çevrenin doğal radyasyon oranının sadece %1’i kadar radyasyon yayar.

Nükleer enerji santrallerinden ne kadar uzakta yaşanması gerektiği, santralin büyüklüğü ile doğrudan alakalıdır. Almanya’da yapılan nükleer enerji etki çalışmasına göre bir nükleer enerji santrali merkez alınarak çizilen 5 km çapındaki bölgede yaşayan çocukların lösemiye yakalanma oranı, diğer bölgelere göre 2.2 kat daha fazladır.

Nükleer enerji santrallerinde yaşanabilecek sızıntı gibi durumlarda mesafenin önemi azalabilir, zira nükleer serpintiler rüzgar ile denizaşırı bölgelere bile taşınabilir. Çernobil faciasından etkilenen Artvin’in Hopa ilçesinde kansere bağlı ölümler, tüm ölümlerin %46’sını oluşturur.

Nükleer enerji santrali çalışanları, normal şartlar altında, insan sağlığını tehlikeye atacak düzeyde bir radyasyona maruz kalmaz. Tıbbi prosedüre göre insan bedeni tarafından doğal arka plan radyasyonu olarak yılda 53 mrem’e kadar radyasyon tolere edilebilirdir. Bir nükleer santralin 80 km’ye kadar çevresinde yaşayan insanlar, bu santral sebebiyle 0,01 mrem radyasyona maruz kalır.

Nükleer enerji santralinin kurulacağı bölge kentsel yerleşimden ve tarım arazisinden mümkün olduğunca uzak olmalıdır. Deniz, dağ, çöl gibi insan yerleşimine uygun olmayan coğrafyalar tercih edilmelidir. Ülkeler, olası bir sızıntı veya kazada nükleer serpintiden daha az etkilenmek için nükleer santralleri genellikle sınır bölgelerine yakın kurar.

İlk Nükleer Santral olan Chicago Pile 1 reaktörü, 1942 yılında Nobel Ödüllü Enrico Ferni tarafından Amerika Birleşik Devletleri’nin Chicago kentinde, Chicago Üniversitesinde bulunan Stagg Field Futbol Sahasının altında kurulmuştur.

Dünya nükleer enerji tarihinde, insanlar ve çevre üzerinde tesiri olan, Three Mile Island (TMI), Çernobil ve Fukuşima olmak üzere 3 kaza meydana gelmiştir. Bu kazaların sebebi teknik hatalar, kompleks arızalar ve doğa etkisi olarak özetlenebilir.

Tarihin ilk geniş etkili nükleer kazası olarak ifade edilen Three Mile Island kazası su temizleme filtreleri ve tahliye vanasının arızalanması sonucu gerçekleşmiş ve durum değerlendirme raporunda 7 üzerinden 5 puanla geniş etkili kaza olarak kabul edilmiştir.

2011 yılında Japonya’da meydana gelen 9.0 şiddetindeki Tohoku depremi ve depremi takip eden tsunami sonucunda yaşanan kazada radyoaktif madde salınımı ortaya çıkmıştır. Japonya Fukuşima Nükleer Santrali kazası, 5.7 metrelik tsunami koruma duvarı olmasına karşın, tsunami dalgalarının 14 metreyi bulması sonucunda gerçekleşmiştir.

26 Nisan 1986 tarihinde, Pripyat şehri yakınındaki Çernobil Nükleer Santrali’nde, yapılan güç testi esnasında gerçekleşen Çernobil faciası, nükleer enerji tarihinin en büyük kazasıdır. Test esnasında ani bir güç dalgalanması fark edilince acil durum butonuna basıldı. Ancak bunun sonucunda güç daha da yükseldi ve bir takım tepkimelerin oluşmasına sebep oldu. Bunun sonucunda nükleer çekirdekte erimeler ortaya çıktı.

Çernobil faciasında ilk etapta 30 kişi hayatını kaybetti. Ancak kazanın yaşandığı bölgede yaşayan 270 bin kişinin tahliye edilmesi gerekti. Doğrudan ve dolaylı olarak yaklaşık 6 milyon kişinin kazadan tıbben etkilendiği tahmin ediliyor.

2016 yılında Çernobil Nükleer Santrali enkazının üstü 36 bin ton ağırlığındaki çelik bir çadır ile örtüldü. Bu çelik bariyerin, radyoaktivite salınımını 100 yıl engelleyebileceği öngörülüyor.

Radyasyon, hücre yapılarının bozulmasına sebep olan bir dış etkendir. Bu da hücre duvarlarının incelmesine veya hücrelerin kanserleşmesine sebep olur.

Radyoaktivite, ışınlar halinde ortaya çıkan bir tepkimedir. Nükleer tesis çalışanları da bu sebeple radyoaktif ışınları yansıtabilmesi adına beyaz üniformalar giyer.

Nükleer santraller çalışma prensibi gereği herhangi bir karbon veya sera gazı salınımı yapmadığı için koku üretmez. Ancak bir saklama aracısı olarak kullanılan propan gazı, aslında kokusuz olmasına rağmen, fark edilebilmesi için rahatsız edici bir koku ile yüklenir. Bazı durumlarda propan gazı sızıntısı sebebiyle nükleer santraller koku üretebilir.

Nükleer santrallerde kullanılan uranyum gibi atomlar, suyu çok yüksek sıcaklığa ulaştırırlar. Bu yüzden su buharının tekrar işlenebilmesi için soğutma kulelerine ihtiyaç duyulur.

Fransa, Avrupa Birliği (AB) ülkeleri içinde en fazla nükleer santrale sahip olan ülkedir. Ancak çevresel etkileri sebebiyle nükleer santral sayısını azaltmayı planlamaktadır. Enerji ihtiyacının %70’ini nükleer enerjiden karşılayan Fransa, bu oranı 2025 yılına kadar %50’ye düşürmeyi planlıyor.

Dünya tarihinde doğrudan ölüme sebep olan tek nükleer santral kazası Çernobil faciasıdır. Bu kazada 30 kişi hayatını kaybetmiştir. Ancak yaklaşık 6 milyon kişinin kazadan sonra nükleer serpintiden tıbben etkilendiği düşünülmektedir.

Türkiye’de inşaatı devam eden Mersin Akkuyu Nükleer Enerji Santrali ve Sinop Nükleer Enerji Santrali olmak üzere 2 nükleer enerji santrali vardır. Bu iki tesis üretime geçtiğinde Türkiye’nin elektrik üretim kanalları ve elektrik fiyatları üzerinde değişimlere sebep olacağı öngörülür.

Mersin Akkuyu Nükleer Güç Santrali, Mersin’in Gülnar ilçesinde bulunan Akkuyu mevkiinde bulunur. 2015 yılında Rus Devleti Nükleer Şirketi (ROSATOM) ile Türkiye Cumhuriyeti arasında varılan anlaşma sonucu inşaatına başlanmıştır. 2023 yılında bitirilmesi planlanan Akkuyu Nükleer Santrali’nin öngörülen yıllık elektrik üretimi 36.000 GWh’tır. Akkuyu Nükleer Santrali’nin maliyeti 20 milyar dolardır.

Sinop’un merkeze bağlı Abalı köyünde kurulan Sinop Nükleer Güç Santrali, Türk, Fransız ve Japon ortak yatırımıdır. BSR türü reaktörlere sahip olması planlanan tesisin 2023 yılında çalışmaya başlaması hedeflenir. Sinop Nükleer Güç Santrali’nin öngörülen üretim kapasitesi 4.560 MW’tır.

Dünya’da toplam aktif 455 nükleer santral vardır ve bu santrallerin kurulu gücü 322,779 MW’tır. 2020 yılında dünyadaki nükleer santraller toplamda 2,586,000 GWh elektrik üretimi gerçekleştirmiştir.

Dünya’da en çok nükleer santral 95 aktif, 2 de yapım aşamasındaki santralle Amerika Birleşik Devletleri’dir.

Dünyanın en büyük nükleer santrali Japonya’da yer alan Kashiwazaki-Kariwa Nükleer Enerji Santrali’dir. Kashiwazaki-Kariwa Santrali’nin üretim kapasitesi 8,212 MW’tır. Santral, 1980 yılında inşa edilmiştir.

Nükleer enerji santrali kurulumu için 3 maliyet türünde işlemler yapılır:

• Sermaye Maliyetleri: Nükleer santral kurulumunda saha hazırlığı, inşaat, elektrik, soğutma, havalandırma, bilgi ve işlem merkezi gibi maliyetleri kapsayan maliyet grubudur. Kurulmak istenen nükleer santralin büyüklüğüne ve türüne göre değişkenlik gösterebilir. Orta büyüklükte Rus tipi bir nükleer santral olan Akkuyu Nükleer Santrali’nin kuruluş sermayesi 20 milyar dolardır.
• Tesis İşletme Maliyetleri: Yakıt, işletme, kullanılmış yakıt ve nükleer atıkların arındırılması ve depolanması gibi üretim süreci maliyetleridir. Üretim kapasitesi ve imkanlarına göre değişir.
• Dış Maliyetler: Nükleer tesisin olası risklerine karşı sigorta maliyetleri, kaza ve kaza riski durumlarında alınacak önlem maliyetleridir.

Ermenistan’da bulunan Metzamor Nükleer Santrali, Kars’a 100 km, Iğdır’a 30 km uzaklıktadır. 1977 yılında inşa edilen Metzamor Nükleer Santrali’nin inşa edildiği dönemde Sovyet bilim adamları, bölgenin, Ağrı Dağı’nın da bağlı olduğu fay hattı üzerinde yer alması sebebiyle nükleer santral kurulumu için yanlış bir tercih olduğunu ifade etmiştir.

Metzamor Nükleer Santrali, Ermenistan’ın enerji ihtiyacının %40’ını karşılar. Özellikle Avrupa Birliği, santralin kapatılması için Ermenistan’a maddi yardım teklifinde bulunduysa da Ermenistan yönetimi, santrali 2026’ya kadar kullanma kararı almıştır.

Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK), 14 istasyon ile Metzamor Nükleer Santrali’ni uzaktan takip eder ve olası radyoaktivite artışlarında Ankara’daki TAEK Kriz Merkezi’ni uyarır.

Nükleer santraller patlama, sızıntı gibi olasılıklara karşı birçok tedbirle donatılmıştır. Ancak tüm bu tedbirlere rağmen gerçekleşen bir nükleer santral patlaması veya sızıntısı sonucunda aşağıdaki sonuçlar ortaya çıkar:

• İlk etapta santralin 5 kilometre çapında radyoaktivite hızla artar.
• Nükleer erime sonucu santralde ani bölgesel patlamalar gerçekleşir.
• Nükleer tesisin yakınındaki yerleşim yerlerinin tahliye edilmesi gerekir.
• Nükleer sızıntı toprağa ve çevredeki su kaynaklarına karışarak ve hava akımlarıyla başka bölgelere taşınır.
• Bölgedeki gıda ürünleri kullanılamaz hale gelir ve kazazedeler için dışarıdan gıda ikmali yapılır.
• Kaza sonrasında radyasyona bağlı tiroit kanseri, cilt kanseri ve lösemi gibi hastalıklarda artış görülür.

Günümüzde nükleer santraller sıklıkla basınçlı su reaktörleri ile enerji üretir ve çalışma şekli şöyledir:

Fisyon tepkimesi ile ortaya çıkan enerjinin su buharını yüksek sıcaklıklara kadar ısıtmasıyla oluşan buhar, elektrik jeneratörü türbinlerine ulaşır. Buhar, ulaştığı noktada türbin şaftını çevirecek kadar güce sahiptir. Türbin şaftı döndükçe mekanik enerji açığa çıkar. Alternatörler mekanik enerjiyi, alternatif akıma çevirir. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları ile elektriğin toplandığı alana gönderilir.

Türbinden çıkan buhar ise, yoğuşarak tekrar su haline döner ve reaktöre geri gider. Yoğuşturucu, buharın suya dönüşmesi için çevrede bulunan deniz, nehir vb. gibi akarsu kaynaklarını soğutucu olarak kullanır.

Nükleer enerji santrallerinin çalışma prensini şu şekildedir:

• Uranyum atomları füzyona uğratılarak parçalanır.
• Açığa çıkan enerji yakıt çubuklarıyla ısı enerjisine dönüştürülür.
• Isı ile su ısıtılır.
• Yükselen su buharı rüzgar türbinlerini döndürür.
• Rüzgar türbinleri jeneratöre mekanik enerji iletir.
• Jeneratör mekanik enerjiyi kullanarak elektrik üretir.

Güneş enerji santralleri ile nükleer enerji santralleri arasındaki avantaj kriterleri şunlardır:

• Dünyanın en büyük güneş enerjisi üretim tesisi olan Ivanpah Santrali’nin üretim kapasitesi 392 MW iken, ortalama bir nükleer santralin üretim kapasitesi 1200 MW’tır.
• Güneş enerji santralleri yalnızca gündüz ve güneşlenme süresi yüksek bölgelerde kurulabilirken, nükleer enerji santralleri için hiçbir zaman ve mekan kısıtlaması yoktur.
• En gelişmiş güneş panellerinin güneş ışınları kullanma verimliliği %20 civarındadır. Nükleer enerji santrallerinde ise verimlilik ve kapasite kullanımı %97 civarındadır.
• Güneş enerji santrallerinin ortalama kullanım ömrü 20 yıldır. Nükleer enerji santralleri ise 65 yıl boyunca kullanılabilir.

Ortalama büyüklükte bir nükleer reaktörü, elektrik üretimini telafi ederek kapatmak için yaklaşık 3 milyon güneş paneli kurmak gerekir.

Nükleer enerji santrallerinin yakıt olarak kullandıkları uranyum gibi maddeler yüksek radyoaktiviteye sahiptir ve kullanımın ardından çevreden izole edilerek saklanması gerekir. Nükleer atık izolasyon alanları inşa edilmesi ve nükleer atıkların arındırılması işlemleri, nükleer enerji santrallerinin rutin işlemleridir. Nükleer atık saklama tesisleri genellikle kalın beton, çelik ve camdan üretilen alanlardır ve açık hava ile teması olmayacak şekilde inşa edilirler.

Nükleer reaktör, bir nükleer enerji santralinde bulunan her bir kuleye verilen isimdir. Nükleer reaktör çalışma prensibi aşağıdaki gibidir.

• Nükleer yakıtlar fisyona veya füzyona sokularak ısı elde edilir.
• Bu ısı yakıt tüpleri içinde bulunur.
• Su, yakıt tüpleri arasında gezerek ısınır ve buharlaşır.
• Buharlaşan su yükselerek türbinleri döndürür ve jeneratör elektrik üretir.
• Türbinleri geçen su buharı soğutma ünitesine alınarak soğutulur ve tekrar kullanmak üzere reaktöre iletilir.

Nükleer enerji, atom çekirdeğinden elde edilen bir enerji türüdür. Kütlenin enerjiye dönüşümü olarak ifade edilir. Ağır radyoaktif maddeler nötron bombardımanına tabi tutularak fisyon, yani atom çekirdeğinin zorlanarak parçalanması tepkimesi yaratılır. Ortaya çıkan ısı enerjisi, elektrik enerjisi üretiminde kullanılır.

Nükleer enerji mühendisi, nükleer enerji santrallerinde şu sorumlulukları idame etmekle görevli yetkilidir:

• Santralin kurulacağı bölgenin zemin etüdünü yapar. Nükleer santral kurulumu öncesi zemin, deprem ve tsunami gibi doğal afetler ve geçirgenlik gibi topografik unsurlar bakımından değerlendirilir.
• Santralin kurulacağı bölgenin kaynak etüdünü yapar. Nükleer santral kurulumunda gerekli olan soğutma ünitesi için bölgede yeterli su kaynağı olup olmadığı değerlendirilir.
• Reaktör çalışma rutinlerini kontrol eder.
• Gerekli test ve denetlemeleri yapar.
• Kullanılmış radyoaktif yakıtların tahliye sürecini kontrol eder.

Ortalama büyüklükte bir nükleer santral yılda 25-30 ton uranyum tüketir.