Nükleer enerji

“Nükleer”e Gerçekten İhtiyacımız Var Mı?

Herkese merhaba dostlarım. Bugünkü yazımızda, yılan hikayesine dönen ve üzerinde sürekli tartışılan “nükleer enerji”ye, ülkemizdeki ve dünyadaki nükleer çalışmalara göz atacağız. İlk olarak şunu belirteyim, herhangi bir görüşü aklama ve yerme amacım yok. Yazım, mümkün mertebede objektif bir şekilde olacak. Şimdi yazımıza geçelim, uzun bir yazı olacak baştan onun için de uyarayım. Öncelikle nükleer enerjiyi ve santralleri tanıyalım.

Nükleer Enerji ve Santraller

Nükleer enerji ya da atom enerjisi, çekirdek bölünmesi yapabilecek atomların (ki radyoaktif elementler diyebiliriz) yüksek hızlarda nötronlarla çarpıştırılır. Atom çekirdekleri, bu nötronları yuttuktan sonra çekirdek bölünmesi gerçekleştir. Bunun sonucunda da enerji ve yeni nötronlar çıkar. Çıkan nötronların da yeni çekirdeklerle çarpıştırılması sağlanarak bir döngü elde edilir. Bu işlemlere ise kısaca fisyon deniyor.

Nükleer santrallerin çalışma prensibi, sıradan bir kömür veya doğalgaz santralinden hiçbir farkı yok aslında. Elektrik jeneratörlerinin dönmesi için bir buhar basıncı gerekir. Buhar için gereken ısı; doğalgaz, kömür gibi santrallerde yanma şeklinde elde edilirken, nükleer santrallerde atom enerjisi, yani fisyon yolu ile elde edilir.

Nükleer santrallerin çalışma prensipleri

Neden Nükleer Enerji?

Enerji üretmede önemli faktörlerin verimlilik ve sürdürülebilirlik olmasını söyleyebiliriz. Bunun yanında inşa edilmesi ve enerji üretiminde çevreye verdiği zararın minimum olması da gerekmektedir. Ve asıl nokta; üretim ve işletim maliyetlerinin ucuz olması gerekir.

Nükleer enerjinin keşfinden önceki yıllarda genellikle Hidroelektrik santralleri; sürdürülebilir, yenilenebilir olması ve ucuz olması sebebiyle tercih ediliyordu. Fakat inşasının çevreye verdiği zarar, daha sonrasında tarımsal alanların ve akarsu canlılığının azalması gibi büyük etkilerinden dolayı alternatif kaynaklar arayışına girilmişti.

Nükleer enerji

Fosil yakıtlar ise hem üretim hem tüketim esnasında yarattığı kirlilik, hava kirliğinin asıl ve birinci nedeni konumunda. Bunun yanında yanma esnasında verimliliğinin düşük olması, doğalgaz ve petrol gibi ithalata dayanan kaynaklar gerektirmesi ise özellikle bizim gibi gelişmekte olan ülkeler için ciddi sorun oluşturuyor.

İşte bunlar ışığında nükleer enerjinin yüksek verimliliği ve sürdürülebilir olması sebebiyle tercih konumunda. Toryum ve uranyum gibi kaynaklar bakımından zengin olan ülkemiz için de hem artan enerji talebini daha ucuza mal olmasını sağlayacaktır.

Alternatif Kaynaklara Rağmen?

Bu, benim de sürekli düşündüğüm bir konu aslında. Neden güneş ve rüzgar enerjisi; nükleer ve fosil yakıtlı santrallerin yerine tercih edilmiyor?

Alternatif enerji kaynaklarından kullanımı en yaygın olan Güneş enerjisi. Fakat güneş enerjisi, tüm enerji üretimi yollarından en düşük verimliliğe sahip olanı. Bunun yanında panel üretimi güç ve pahalı. Yılın belirli zamanlarında ve yine belirli şartlarda üretim devamlılığı sağlanıyor. Aynı şekilde rüzgar türbinlerinin maliyetleri göz önünde bulundurulursa ülkelerin enerji ihtiyaçlarını tek başına karşılamaya yetmeyecek seviyede. HES konusunu ise daha önceki başlıklarda irdelemiştim zaten.

Nükleer enerji

Nükleeri terk etmeye hazırlanan Almanya, Çek Cumhuriyeti ve Fransa‘dan enerji ithal edecek fakat bu iki ülke de nükleer enerji yoluyla elde ettiği enerjiyi satacak. Alternatif enerjinin, nükleerin yerini doldurması ise 2036‘ya kadar süreceği tahmin ediliyor.

Dünyada Nükleer Enerji

1954’te SCCB‘nin kurduğu ilk nükleer santralden bugüne yaklaşık 625 santral inşa edildi. Bugün dünya çapında 31 ülke tarafından işletilen 454, 17 ülkede inşa edilen 55, önümüzdeki 30 yıl içerisinde faaliyete geçmesi planlanan 113 nükleer reaktör bulunuyor. Dipnot olarak, hali hazırda reaktöre sahip 10 ülkenin nüfusu İstanbul nüfusundan daha az diyebiliriz.

Dünyanın toplam enerji ihtiyacının %11’ini, Avrupa ülkelerinin ihtiyacının %30’undan fazlasını nükleer santraller sağlıyor. 2014 verilerine göre ülkelerin enerji ihtiyaçlarının nükleer enerjiden karşılanma oranı şu şekilde:

Nükleer enerji

Fakat özellikle İsviçre ve Almanya gibi ülkeler, ülkelerindeki nükleer enerji santrallerini kapatmaya hazırlanırken; Japonya, Fukuşima faciasına rağmen yeni santrallerin inşasına başlamış durumda. Bunun yanında Çernobil‘e ev sahipliği yapan Ukrayna 2, Rusya, 10, Çin 26, BAE 3; Arjantin ve Brezilya, Finlandiya ve Fransa 1 santralin inşasına devam ediyor. Peki bizde durum ne?

Türkiye’de Nükleer Enerji

Türkiye’de ise hepimizin aşina olduğu Akkuyu Nükleer santrali, inşaat haline olan tek santral. Bunun yanında İğneada ve Sinop santralleri ise proje aşamasında bulunuyor. İleride faaliyete geçmesi planlanan toplam çekirdeki sayısı ise 8. Türkiye, 2025 sonuna kadar toplam enerji ihtiyacının en az %5 nükleer güç ile sağlamayı hedeflemektedir.

Bunların yanında Karadeniz‘e kıyı ülkelerden Bulgaristan, Rusya, Ukrayna ve Romanya, hali hazırda santrale sahipler. Hatta Ermenistan‘da bulunan yaklaşık 50 yıllık Metzamor Santrali, Iğdır’a yaklaşık 15 kilometre mesafede bulunuyor ve en az 5 yıl daha aktif olacağı ifade ediliyor.

Hepimiziin bildiği gibi Akkuyu Ruslar, Sinop Japonlar tarafından inşa edilip işletilecek. İğneada için ise Çin desteği alınacağı söyleniyor. Bu tarz “hiçbir nitelikli elemanımızın” olmadığı konularda destek almak kabul edilebilir. Üstelik bu sayede biz de kendi “nitelikli elemanımıza” sahip olacağız. Tabii ki bu noktada önemli olan yabancılara ne kadar taviz verileceği ve nelerden feragat edeceğimiz olmalıdır.

Radyasyon, Doğa ve İnsanlar

Gelelim en önemli ve korkutucu noktaya, çevre kirliliği ve radyasyon. Bildiğimiz gibi en çok dikkat çekilen konu bu. Aslında şunu belirtmek istiyorum. Şu an da dünyada en çok enerji üretilen santralleri olan fosil yakıtlı santrallerdeki dumanın ve küllerin, nükleer santrale göre yüzlerce hatta on binlerce kat daha fazla radyoaktiviteye sahip olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, termik ve kömür santrallerinin çevresinde yaşayan insanlardaki akciğer ve kalp rahatsızlıkların da arttığı; çevresindeki su, toprak ve hava kalitesini çok büyük oranda düşürdüğü görülüyor. NASA’nın bu konudaki sayfasından daha detaylı bilgi alabilirsiniz.

Peki günlük ne kadar radyasyon alıyoruz hiç düşündük mü? Radyasyonu şu şekilde, kısaca 4 seviye grubuna ayırabiliriz:

Nükleer enerji

1. Seviye Radyasyon (0 μSv)

Cep telefonları, WiFi, gibi iyonize radyasyon yaymayan cihazlar ve cisimler bu gruptadır. Aynı şekilde MR ve Ultrasonik Tıbbi Görüntüleme cihazları da bu gruba dahildir. Kanser riski taşımazlar.

2. Seviye Radyasyon (0.01 μSv – 20 μSv)

  • Biriyle aynı yatakta uyumak: 0.05 μSv (Mikrosievert)
  • Nükleer santrale 30 km uzaklıkta yaşamak: 0.09 μSv
  • Muz yemek: 0.1 μSv
  • Havalimanında X-ray’den geçmek:
  • Kol Röntgeni Çekilmek: 1 μSv
  • Nükleer atıkların yaydığı radyasyon: 1 μSv/yıl
  • Yüksek bir düzlükte bir gün geçirmek: 1.2 μSv
  • Diş Röntgeni: 5 μSv
  • Gün içinde aldığımız ortalama radyasyon: 10 μSv
  • Göğüs Röntgeni Çektirmek: 20 μSv

3. Seviye Radyasyon (20 μSv – 75 mSv)

  • Fukuşima’dan haftalar sonra Tokyo’daki Ekstra doz: 40 μSv
  • Yaklaşık 5 saatlik uçak yolculuğu yapmak: 40 μSv
  • Taş, tuğla veya beton bir binada yaşamak: 70 μSv/yıl
  • Three Mil Adası Kazasından sonra santrale yaklaşık 15 km mesafedeki radyasyon seviyesi: 80 μSv
  • Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (EPA)’nın nükleer santraller için yıllık sınırı: 250 μSv
  • Vücuttaki bulunan doğal potasyumun yaydığı radyasyon: 390 μSv
  • Mamografi: 400 μSv
  • Fukuşima Kazasından 2 hafta sonra santralden alınan radyasyon dozu: 1 mSv (1 mSv=1.000μSv)
  • Kafa Tomografisi: 2 mSv
  • 2010 yılında Çernobil’de bir gün geçirmek: 6 mSv
  • Gögüs Tomografisi: 7 mSv
  • Günde 1.5 paket sigara içen bir kişi: 36 mSv/yıl
  • Santralde çalışan kişiler için izin verilen maksimum radyasyon miktarı: 50 mSv

4. Seviye Radyasyon (75 mSv – 100 Sv)

  • Kanser riskini ciddi oranda artması için alınması gereken minimum radyasyon seviyesi: 100 mSv
  • 2 Fukuşima Santralinde de çalışan işçilerin aldığı doz: 180 mSv
  • EPA’ya göre nükleer santraldeki acil durum ekiplerinin alabileceği azami doz: 250 mSv
  • Radyasyon zehirlenmesi semptomlarının başlaması için asgari doz: 400 mSv
  • Şiddetli radyasyon zehirlenmesi için gerken doz: 2 Sv (1000 mSv=1 Sv)
  • Ölüm ihtimali yüksek olan radyasyon zehirlenmesi: 4 Sv
  • Öldürücü seviyede radyasyon: 8 Sv
  • Hiroşima’ya atılan atom bombasından yayılan radyasyona maruz kalan bir kişi: 9.5 Sv
  • Çernobil’deki patlamadan 10 dakika sonra yayılan radyasyon: 50 Sv
  • Fukuşima’daki patlamadan 2 gün sonra santraldeki radyasyon: 71 Sv

Bunlara rağmen nükleer santrallerde yaşanan ölüm sayısı istatiksel olarak daha düşük. Örneğin 1970-1992 yılları arasında kömür santrallerinde yaşanan ölüm sayısı 6400 kişi, HES’lerde 4000 kişi, doğalgaz santrallerinde 1200 kişi iken nükleer santrallerdeki ölüm sayısı sadece 39 kişi.

Nükleer enerji
Santrallerdeki terawatt/saat başına düşen ölüm oranı

Ayrıca, her sene kömür madenlerinde can veren işçi sayısı 10 bin iken özellikle son yıllarda nükleer santrallerde bilinen bir ölüm sayısı yok. Nükleer santrallerde çalışan işçilerin alması gereken radyasyon, vardiya zamanları ve tatil izinleri uluslararası standartlarla belirlemiş ve ona göre çalışmalar yapılmaktadır.

Tabii madalyonun diğer yüzüne bakacak olursak, olası bir patlamada bütün bir şehir, bütün bir ülke etkilenecektir. Bugüne kadar pek çok nükleer test ve patlamaya karşın en çok bilinen ve etki yaratan 3 büyük radyasyon kazası var: Three Mile Island, Çernobil, Fukuşima. Kısaca onların da üzerinden geçelim.

Three Mile Island

Three Mile Island santralindeki 2 reaktör sırasıyla 1974 ve 1978 yılında elektrik üretmeye başladı. 28 Mart 1979’de sabah saat 04:00 gibi başlayan patlama, aslında santralin reaktör kısmında başlamamıştı. Reaktör ana besleme pompalarının çalışması aniden durunca önce türbinler daha sonra reaktör sistemi otomatik olarak kapandı. Buna müteakip I. devre basıncı artmaya başlayınca basınç tahliye kapağı açıldı. Eşik değerinin altına kapatılması gereken kapakçık kapatılmadığı için sistem basıncı kritik seviyelere kadar düştü.

Nükleer enerji

Bununla birlikte devreye girmesi gereken acil durum besleme sistemi, 42 saat önce kontrol edilmişti. Bu kontrol sırasında test için kapatılan vana, akabinde açılmadığı için patlamada devreye girmemişti. Yaklaşık 8 dakika sonra fark edilen bu durumdan sonra vananın açılması ile sistem doğru şekilde çalışmaya başladı.

Basınç düştükten sonra çalışan sistem, basınçlandırıcıyı su ile doldurmaya başladı. Sistemden doğru bilgi alamayan operatörler, sistemin su ile dolu olduğunu sanıp suyu kestiler. Bu da reaktördeki buhar oluşumunu arttırmaya başladı. Arta basınç ana pompaların şiddetli biçimde titremesine sebep olmuştu. Bunun üzerinde pompalar da kapatıldı. Reaktördeki radyoaktif yakıt çubukları, su ile teması kesilmeye başlayınca aşırı derecede ısınmaya başladı ve radyoaktif maddeler soğutma suyuna karıştı. Su ve gaz karışımı, ikincil binadaki tanka alındıktan sonra gazla bozunma tankına alındı. 29 ve 30 Martta bu gazlar sızmaya başladı fakat filtreler tarafından tutulduğu için ciddi bir radyasyon yayılımı olmadı fakat şehirdeki kanser oranları ciddi anlamda arttı.

Nükleer enerji
Three Mil Island radyasyonuna maruz kalan şehirdeki kanser oranları

Çernobil

Aslında hepimiz biliyoruz Çernobil’in öyküsünü fakat kısaca bahsedelim. Aslında daha inşa sürecinde sıkıntılar raporlar edilmesine rağmen 1977’de resmi adıyla Vladimir İlyiç Lenin Nükleer Santrali olarak açıldı. 26 Nisan 1986 gecesi Çernobil‘de baş yardımcı mühendis konumunda bulunan Anatoly Dyatlov, hükümet tarafından istenilen reaktör testini yapmak üzere görevlendirilmişti fakat üstlerinin ve diğer mühendislerin 700 ile 1000 megawatt aralığında yapılmasını istediği testi 200 megawatta gerçekleştirmek istemişti.

Nükleer enerji

Bunun üzerine 00:43 sularında 200 megawata kadar düşürülen reaktörün enerjisi, burada sabit kalmayıp önce 160’a, sonra 30’a, nihayetinde sıfıra indi. Fakat Dyatlov, bunu kabul etmeyip deneyin tüm sorumluluklarını kendisinin aldığını söyleyerek 01:05 itibari ile reaktördeki yakıt çubukları kontrol çubuklarından ayırdı. Bunun üzerinde 0’a düşen enerji, yükselmeye başladı. Saat 01:23 civarında 4. reaktörde teste başlanıldı. Teorik olarak tümüyle enerjisi kesilen reaktörün acil durum jeneratörlerinin devreye girmesi 40 dakikayı bulacaktı. Aradaki 40 saniye de enerji yavaş yavaş düşecek ve bu 20 saniye sürecekti.

Testin başlamasıyla 200 megawatt olan enerji aniden ve yüksek bir hızla artmaya başladı. Oluşan buhar, pompa odasına dolmaya başladı ve reaktörün üstündeki kapak, deprem olmuşcasına hızla sarsılmaya başladı. İşte bu anda ustabaşı Alexandre Akimov, acil durum düğmesi olan AZ-5’e bastı. Bu düğme sayesinde reaktöre, ucu grafit kaplı bor çubukları yani daha fazla kontrol çubuğunu indiriyordu. Fakat bu çubuklar tam tersi etkiyi yarattı, enerji daha da fazla artmaya başladı. Reaktör cevap vermiyordu, nihayet 500 tonluk dev reaktör kapağının patlamasıyla 700 ton nükleer grafit çevreye, 50 ton nükleer parçacık atmosfere yayıldı. Bölgeden yayılmaya başlayan radyasyon, Türkiye ve Avrupa’yı etkisi altına alarak, sonuçlarını bugün bile gördüğümüz etkiler yaratmaya başladı.

Nükleer enerji
Çernobil radyasyonunun yayılma haritası

Fukuşima

Fukuşima Nükleer Santrali, ilki 26 mart 1971 tarihinde çalışmaya başlayan toplam 10 reaktörden oluşmaktadır. Dünyanın en büyük 15 nükleer santralinden biridir. Asıl felaket ise 11 Mart 2011 tarihinde yaşanan büyük depremden sonra yaşandı.

11 Mart 2011’de Japonya‘nın bütününü etkileyen 9.0 büyüklüğünde gerçekleşen deprem 5 dakika sürmüştü. Deprem, Fukuşima‘nın enerji hatlarına zarar vermişti fakat hemen sonra devreye giren acil durum jeneratörleri ile tesis kontrollü bir şekilde kapatılmaya başlandı. Fakat depremden sonra Fukuşima‘nın da içerinde olduğu kuzey kıyıları için tsunami uyarısı yapıldı. Tesis kapatılırken, acil durum müdahale ekibi haricinde tesis ve civarı boşaltıldı.

Nükleer enerji

Fukuşima, olası bir tsunami için 6 metrelik dalgakırana sahipti fakat 14 metrelik dalgalar, tesisi tamamen sular altında bırakmıştı. Bütün makineler ve sistemler çökmesiyle birlikte tesisteki hiçbir nükleer aktivite ölçülemez veya kontrol edilemez noktaya geldi. Son çare olarak seyyar jeneratörleri çalıştırmaya çalıştılar fakat tsunamiden dolayı tesise erişim neredeyse imkansız hale gelmişti. Araba akülerini kullanarak yapılan ölçümlerde ısının yaklaşık 2800 dereceye, radyoaktivitenin ve basıncın ciddi oranlara ulaştığı tespit edildi. Basıncı dengeleme amacıyla tesisteki hidrojen atmosfere salınmaya başladı fakat hidrojen, tesisin üst kısmında birikmeye başladı.

Aynı gün yaşanan kuvvetli bir artçı ile birlikte 1. reaktör infilak etti. Depremden iki gün sonra 3. reaktör de infilak da etti. Üçüncü gün 4. reaktörde büyük bir yangın başladı. 1. reaktörde yapılan ölçümlerde anlık radyasyon seviyesinin normalin 1000 katı olduğu tespit edildi. Bu noktada ise atmosfere 1 ton civarında radyoaktif madde salındığı tahmin ediliyor. Günümüzde sadece robotların girebildiği tesislerde yapılan ölçümlerde hâlâ yaklaşık 5.3 Sv civarında radyasyonun olduğu düşünülüyor.

Nükleer enerji
Fukuşima radyasyonunun yayılma haritası

Karşı Çıkılmasının En Büyük Sebebi

Ben de dahil pek çok kişinin karşı çıkmasının en büyük sebebi: olası patlama durumu ve yayılacak radyasyon. Baktığımız zaman oluşan 3 büyük kazanın sebebinin birisi doğal afete, diğerleri ise insan kaynakları sebeplerden dolayı oluşmuş durumda. O yüzden dikkat edilmesi gereken en büyük şey, santrallerin inşa edildikleri bölge. Örneğin, deprem kuşağında bulunan ülkemizde yapılması planlanan santrallerin konumları şu şeklidedir:

Nükleer enerji
Türkiye’deki planlanan santrallerin konumları

Buradaki önemli husus ise bu santrallerin ülkemizdeki asgari risk barındıran konumlara yapılması planlanıyor. Deniz kenarlarının seçilmesinin temel sebebini de soğutma sistemlerinin duyduğu su ihtiyacını en kolay yoldan karşılamak amacı taşımakta.

Türkiye’de Nükleer Enerji başlığında bahsettiğim üzere, Akkuyu santralini Ruslar, Sinop santralini Japonlar, İğneada santralini ise Çinlilerin inşa etmesi planlanıyor. İlk santralini 1954 yılında açan Rusya, 38’i faal, 4’ü inşaatta olmak üzere 42 reaktöre sahip. Yine ilk santralini 1964 yılında açan Japonya, 33’ü faal, 2’si inşaat halinde 35 reaktöre sahip. Ayrıca ilk santraline 1985 yılında başlayan Çin, 48’i faal 15’i inşaatta 63 reaktöre sahip. Bence bu konuda da bu üç ülkenin nükleer tecrübelerinden ve kişilerinden yararlanmak daha etkili ve güvenilir olacaktır. Aksi takdirde en ufak bir ihlalde ya da ihmalde olası bir yıkım kaçınılmaz olacaktır. Benim de üyesi olduğum TMMOB‘un hazırladığı rapora göre, Türkiye’deki iki santralin olası patlama durumlarında çevreye yayacakları radyasyon ortalama olarak şu şekilde olacağı tahmin ediliyor.

Nükleer enerji
Kaynak: TMMOB

Bu Risklere Rağmen Değer Mi?

Üstte de belirttiğim gibi, şu anda kullanılan tüm enerji santral türlerinin yanında hem ucuz, hem verimli hem de uzun ömürlü olmasından dolayı (ki bir nükleer santral 35 ila 50 yıl kullanılmak için tasarlanır), nükleer enerji rağbet görüyor. Fakat hem bir yüksek teknoloji ürünü olması hem de olası riskler yüzünden her ülke nükleer santral inşa edemiyor. Şu anki açıdan bakıldığı zaman, hem temiz hem de uluslararası normların karşılanması koşulu ile en güvenli enerjinin nükleer enerji yolu ile elde edilmesi mantıksız durmuyor.

Fakat bence düşündüren nokta -ki beni de- nükleer enerjinin güvenli olup olmaması değil, projelerin uygulanabilirliği olacaktır. Projeler doğru şekilde inşa edilecek mi veya inşa edildikten sonra hangi şartlarda denetlenecek, fizibilitesi iyi yapıldı mı, kalifiye elemanlar hangi şartlarda ve nasıl yetiştirecek gibi. Ayrıca üretim ve kullanım maliyet, bizim enerji açığımızın ne kadarını karşılayacak, bunların konuşulması daha mantıklı olacaktır.

Nükleer enerji

Veya nükleersiz veya fosil yakıtsız bir dünyada nasıl verimli ve sürdürülebilir enerji üretilmesi gerekir? İşte bu soruyu çözmek aslında yazdığım bu yazıyı geçersiz hale getirecektir.

Kısaca, nükleer aslıda bir nevi mecburiyettir. Bilgisiz ve körü körüne karşı çıkmak yerine işletim ve denetim şartlarına karşı sesimizi yükseltmeliyiz. Bunun yanında alternatif enerji kaynaklarını geliştirmeli, ve onlara yatırım yapmalıyız.

Yazıma tahammül edebilen ve gerçekten bir şey öğrenen herkese çok teşekkür ederim. Bizleri Instagram ve Twitter hesaplarımız üzerinden takip edebilirsiniz. Diğer içeriklerimize de göz atmayı unutmayın!


Alperen Karademir
Araştırmayı haddinden fazla seven, havacılık aşığı, bezmiş bir mühendislik öğrencisi.