Featured Video Play Icon

Nükleer Enerjiyi Anlamak – Dost mu Düşman Mı?

Nükleer enerji. 1956 yılında İngiltere’de Calder Hall’da açılan ilk ticari nükleer enerji santralinden bu yana büyük tartışmaları odak noktası, bazı trajedilerin de dolaylı nedeni oldu. Tartışmalar da devam ediyor haliyle. Ancak o zamandan beri bu tartışmaların yanında nükleer enerji ile devasa bir enerji ihtiyacı karşılandı ve karşılanmaya da devam ediliyor. Kimine göre asla vazgeçmememiz gereken ve özellikle iklim değişikliği ile mücadele kapsamında enerjinin büyük kısmının nükleer enerjiden sağlanması hayati önem taşıyor. Kimine göre ise hiç de güvenilir olmayan, aşırı pahalı ve gereksiz bir yatırım.

 Bu tartışmanın herhangi bir yerinde yer almadan önce aslında kimi zaman siyasi kimi zaman da etik bir hal alan bu tartışmaları bir kenara bırakıp her zaman yaptığımız gibi işin tamamen objektif ve bilimsel tarafına bakmakta fayda var. Nükleer enerji nedir, nasıl elde edilir, neden bu kadar tartışmaya neden oluyor ve örneğin enerji derken bir atom bombası ile mi karşı karşıyayız tüm detayları ile bakalım. Konuşurken siz de ister istemez bu tartışmanın bir tarafında bulacaksınız kendinizi.

Oturduğumuz evlerden bir örnekle başlayalım isterseniz. Son zamanlarda deprem konusunun da bu kadar konuşulduğu ve depremin değil evlerin öldürdüğünün artık yavaş yavaş herkes tarafından anlaşıldığını varsayarsak nükleer enerjiyi de bir bina ile örneklendirebiliriz.

Bir bina aslında tuğla ve benzeri yapı malzemelerinin belirli bir düzen ile sağlam temellere oturtulması ve doğru planlama ile inşa edilmesi durumunda oldukça stabil yapılardır ve çok çok şiddetli bir etki olmadığı sürece çok çok uzun süre ayakta kalabilirler. Bu halleri ile de bir enerjiyi bünyelerinde barındırırlar.

Ancak. Kullandığınız malzemeler ve inşa ettiğiniz yer ve inşa planı sorunlu ise, binanız stabil değilse er ya da geç ya kendi kendine ya da normalde sorun olmayacak şiddette bir deprem ile yıkılırlar. Yıkılırken de barındırdıkları enerjiyi ısı, ses ve kinetik enerji şeklinde salarlar.

Atomlar da farklı değil. Binanın tuğlaları gibi. Bazı büyük atomlar oldukça stabildir ve o şekilde sonsuza dek kalabilirler. Ancak bazı atomlar radyoaktif izotop adı verilen formda, hiç de stabil olmayacak bir şekilde bulunurlar. Yani bizim dengesiz binalarımız gibi. O nedenle bu atomlar er ya da geç ayrılmaya, parçalanmaya mahkumdurlar. Bu parçalanma ve bölünme sırasında da enerji ortaya çıkar.    Bölünme sonrasında ise ortaya daha stabil, daha küçük atomlar ortaya çıkar. Buna da kısaca Nükleer Fisyon ya da nükleer parçalanma, bölünme diyoruz. Nükleer derken de kelime anlamı ile “nucleus”tan yani atomun çekirdeğinden ve bu çekirdeğin bölünmesinden bahsediyoruz. Bu parçalanma anlık, kendi kendine olabildiği gibi ki bu durumda buna radyoaktif olan stabil olmayan izotopların radyoaktif olmayan stabil atomlara ayrılmasını anlatmak için “radyoaktif bozunma ya da parçalanma” diyoruz, bunun yanında bunu kontrollü bir şekilde de yapabiliriz. Bunu da nükleer enerji santrallerinde yapıyoruz işte. Ve işte bu yüzden bu tür parçalanmaya nükleer reaksiyon diyoruz.

Bu şekilde tek bir atomdan elde edilebilecek enerji miktarı da inanılmaz düzeydedir. Bunu da nereden biliyoruz?

Buradan.

E = mc2

Bu basit denklem bize çok çok küçük, minik bir kütleden devasa bir enerji elde edebileceğimizi söylüyor.

Gelin hesaplayalım.

Bu denklemde E enerji, m ise kütle. c ise ışık hızıdır. Biliyorsunuz yaklaşık 300.000. Ama dikkat ederseniz burada c2 yani bunun karesini alıyoruz. Söylemesi bile zor bir sayı çıkıyor bu durumda. 90,000,000,000,000,000. Bu da bir kilogramlık kütleden elde edeceğiniz jul’dür. Yani enerjidir.  Yani teorik olarak 7 milyar hidrojen atomunu tamamen enerjiye dönüştürebilseydiniz 10 wattlık bir ampulün saniyenin onda birinde tükettiği enerjiyi elde edebilirdiniz.

Böyle söyleyince az geldi değil mi. Fakat atomların ne kadar küçük olduğunu unutmayın. Çok çok küçük bir kütlede bile trilyonlarca atom bulunabilir. Yani daha önce de örneğini verdiğimiz gibi bir ataçtan bir atom bombası enerjisi çıkarabilirsiniz bu mantıkla.

Ve bu mantık da nükleer enerjinin mantığıdır en kısa haliyle.

Atomu parçalamak dediğimizde de yanlış bir anlaşılma oluyor. Nükleer santrallerde atomlar tamamen yok edilmiyor. Büyük atomlar daha küçük ve dengeli atomlara bölünüyor. Bu süreçte de evdeki beyaz eşyalarda kullanabildiğimiz enerji açığa çıkıyor.

Peki birkaç atomu, hatta bayağı bir atomu peşpeşe parçalarsanız ne olur? Bir zincirleme reaksiyon.

Örneğin Uranyum-235 gibi oldukça ağır bir atomu alalım. Bu atomun çekirdeğinde 92 proton ve 143 nötron bulunuyor. Bayağı ağır anlayacağınız. Şimdi buna bir tane nötron fırlatalım. Elimizde şimdi bir tane Uranyum-236 var. Ancak bu nötron ile birlikte stabil olan uranyum oldukça dengesiz hale gelir. Haliyle kısa sürede daha dengeli daha küçük atomlara, baryum ve kriptona bölünür. Bu sırada da çok yüksek bir enerji ile birlikte 3 tane de serbest nötron ortaya çıkar.

İşte işin ilginç kısmı da bu ortada kalan 3 tane serbest nötron. Etrafta başka Uranyum 235 varsa bu başıboş nötronlar bunlara çarparak onları da dengesiz hale getirir ve onlar da bölünerek yine küçük atomlara ve yeni serbest nötronlara ayrılırlar. Ve. Anladınız. Ortamdaki atom sayısına bağlı olarak bir çığ gibi, zincirleme şekilde size ısı halinde dev bir enerji sağlarlar.

Şimdi burada atom bombası aklınıza gelmiştir diye tahmin ediyorum. Aynen öyle. Az önce bahsettiğimiz reaksiyonlar bir atom bombasında tamamen kontrolsüz şekilde gerçekleşir ve o nedenle aşırı yok edici bir güç ortaya çıkar. Çünkü tüm süreç bir saniyeden bile çok kısa sürede ikiye, dörde, sekize, onaltıya ve çok daha fazlasına bölünerek göz açıp kapayıncaya kadar çevrede ne var ne yok yerlebir eder. Fakat bu reaksiyonu kontrol etmek de mümkün ve nükleer santrallerde bu zincirleme reaksiyonlar çok çok dikkatli bir şekilde kontrol edilerek çok daha yavaş bir şekilde gerçekleştirilir. Sadece reaksiyonu devam ettirebilecek bir hızda. Öyle ki 10larca yıl devam edebilir.

Fakat atom bombası ile nükleer santrallerin çalışma mantığı çok benzediği için haliyle en başından beri karşı çıkışların en büyük nedeni de bu olmuştur. İnsanlar nükleer santrallerin patlamayı ve tüm medeniyeti yeryüzünden silmeyi bekleyen atom bombaları olduğunu düşünüyor. Peki. Nükleer santraller atom bombaları gibi patlayabilirler mi? Bakalım.

Kısa cevabı hayır. Patlamazlar.

Uzun cevabı ise şu.

Öncelikle. Nükleer santraller ve atom bombalarında farklı uranyum kullanılır. Hatta bazı atom bombalarında plütonyum kullanılır. Bombalarda inanılmaz saf, zenginleştirilmiş bir uranyum-235 kullanılır mesela. Bunu da doğal şekilde ortaya çıkan uranyumu saflaştırarak elde ederler. Bunun için de kirleticiler, kontaminantların temizlenmesi gerekir. Aksi halde zaten zincirleme reaksiyon gerçekleşmez. Nükleer santrallerde ise daha az saf, daha doğal olan uranyum kullanılır ve artı bir “moderatör” yani düzenleyici eklenir. Bu moderatör de karbon veya sudan üretilir ve aslında uranyumu bir nevi dönüştürerek zincirleme reaksiyonun kontrollü bir şekilde gerçekleşmesini sağlarlar. Çok daha teknik detay verebiliriz ancak aslında temelde nötronlar yavaşlatılarak reaksiyonun gerçekleşmesi sağlanır. Yani bu moderatör olmadan zaten bir reaksiyonun gerçekleşmesi mümkün değildir.

Yani evet hem bombada hem de santralde uranyum kullanılıyor ancak çok farklı işlemlerden geçirilmiş aslında benzer olmayan maddeler ve süreçler söz konusu.

Peki bir nükleer santral kontrolden çıkarsa ne olur? Olacak olan şu. Çok yüksek bir enerji açığa çıkar ve raktör aşırı ısınır. Hatta sonrasında patlama da olur fakat bu patlama bir atom bombasına yaklaşamayacak, küçük bir patlama olur. Asıl sorun Çernobil’de de gördüğümüz gibi başka aslında. Asıl sorun moderatör dediğimiz düzenleyicinin erimesi veya yanmasıdır. Bu durumda reaktörde zincirleme reaksiyon gerçekleşmez ancak erime sonrasında reaktör sıvı halde zeminden yeraltı sularına karışabilir ve bahsettiğimiz nispeten küçük patlama ile de radyoaktif materyaller havaya karışarak çok geniş bir alanda hava kirliliğine neden olabilir. Yani nükleer santrallerde sorunumuz patlama değil ciddi sonuçları olan bir kirliliktir aslında. Çok geniş bir alana yayılan radyoaktif toz bulutları…

Şimdi.

Senaryolar belli. Tamamen kontrollü ve işin uzmanları tarafından kurulan ve yürütülen, tüm yönetmeliklere ve bilimsel gerekliliklere uygun şekilde işletilen nükleer santraller oldukça güvenilir anlayacağınız.

Bu açıdan destekleyenler de enerji üretimi açısından çevreye en az zararı veren, sera gazı emisyonu çok daha az olan bu alternatifi destekliyor, kömür, petrol veya doğal gazdan elde edilecek enerjiden çok daha iyi olduğunu söylüyorlar.

Fakat buna karşı çıkanların da özellikle tarihteki örnekler ile birlikte eli güçlü. Diğer taraftan nükleer santrallerin atıkları da oldukça az olmasına rağmen saklanması ve bertaraf edilmesi çok zor ve uzun süreler boyunca radyoaktif özelliklerini taşıyorlar. Diğer taraftan santrallerin yan ürünlerinden de nükleer silahlar yapılabiliyor. Bu açıdan da karşı çıkanlar söz konusu.

Ama isterseniz yine tamamen objektif bir şekilde artılarına ve eksilerine liste halinde bakalım ve sonunda kararı siz verin:

Nükleer santrallerin artıları:

Birkaç çok büyük kömür santralinden veya 1000’lerce rüzgar türbininden elde edebileceğiniz enerjiyi tek bir santralden elde edebilirsiniz. Bu açıdan çok çok verimli bir seçenektir.

Ayrıca nükleer santraller fosil santrallere göre çok daha düşük karbon emisyonuna sahiptir.

Diğer taraftan nükleer santrallere sahip bir ülke özellikle Orta Doğu gibi ülkelerden gelecek petrole ya da başka ülkelerden enerji ihraç etmeye çok daha az bağımlı olurlar ve bu da ekonomik ve siyasi bağımsızlık açısından çok büyük bir avantajdır.

Eksilerine gelirsek.

Bahsettiğimiz gibi nükleer atıklar çok uzun süre radyoaktif özelliğini sürdürür ve bu nedenle bertarafı çok zordur.

Nükleer santraller aslında bir sürdürülebilir veya yenilenebilir enerji biçimi değildir. Çünkü uranyuma ihtiyacınız var ve uranyum da haliyle kısıtlı.

Ayrıca çok fazla miktarda soğutma suyuna ihtiyaç duyulduğu için genellikle kıyı kesimlerine inşa edildikleri için depremler veya yükselen su seviyelerine karşı risk altındadırlar.

Ve bir nükleer santral ömrünü doldurduğunda bu santralin işletmeden çıkarılması her anlamda çok zor ve pahalıdır.

Böyle. Bunları da göz önünde bulundurduğunuzda sizce nükleer santraller korkulduğu kadar tehlikeli mi yoksa ülkeler çok daha fazla yatırım yapmalı mı sizce?

Yorumlarda tartışalım.

Ve her zaman olduğu gibi.

Tekrar görüşene dek.

İyi ki varsınız.

Sevgiler…

Kaynaklar:

How does a nuclear power plant work? – Explain that Stuff

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir