Reaktörlerin güçlendirilmesi, soğutulması ve inşa edilmesi için alternatif yöntemler, şebekeye daha fazla nükleer enerji sağlamaya katkıda bulunabilir...
Bu hafta aklımda nükleer enerji var.
Nükleer santrallerin çalışma prensipleri her zaman ilgimi çekmiştir. Muazzam boyutları, karmaşık teknik yapıları ve atomu parçalama gibi adeta sihirli bir olayı barındırmaları beni büyülüyor. Ancak son zamanlarda, özellikle de son bir haftadır gelişmiş nükleer teknolojileri araştırmaya yoğunlaşmamla birlikte bu ilgi takıntı haline geldi.
Gelişmiş nükleer teknoloji, aslında günümüzde kullanılan ticari reaktörlerden farklı olan her şeyi kapsayan geniş bir kavramdır. Mevcut reaktörlerin hepsi temelde aynı prensiplere dayanırken, gelişmiş nükleer teknolojide çok çeşitli olasılıklar bulunmaktadır.
Ben çoğunlukla Kairos Power tarafından bir hikaye için geliştirilen versiyona odaklanmıştım (bugün yayınlandı, eğer okumadıysanız göz atabilirsiniz!). Ama gelecekteki nükleer santraller için diğer potansiyel seçenekler hakkında da bazı tavşan deliklerine girdim. Bu nedenle bu haftaki bülten için, bugün gelişmiş nükleer teknoloji için seçenekler menüsüne bir göz atalım.
Benim asıl odağım, Kairos Power tarafından bir makale için geliştirilen versiyondu (makale bugün yayınlandı, eğer okumadıysanız göz atabilirsiniz!). Ancak, geleceğin nükleer santralleri için diğer potansiyel seçenekleri de araştırdım. Bu nedenle, bu haftaki bültenimizde gelişmiş nükleer teknoloji seçeneklerine genel bir bakış sunalım.
Temel Konular
Gelişmiş konulara girmeden önce, temel konuları özetleyelim.
Nükleer santraller, atomların parçalanarak ısı ve radyasyon olarak enerji açığa çıkardığı fisyon reaksiyonları yoluyla elektrik üretir. Bu bölünmeler sırasında açığa çıkan nötronlar diğer atomlarla çarpışır ve onları parçalayarak bir zincirleme reaksiyon yaratır.
Günümüzdeki nükleer santrallerde temel olarak iki önemli bileşen bulunur. Birincisi, nükleer reaksiyonları tetikleyen yakıttır. (Bunun önemi oldukça açıktır.) İkincisi, zincirleme reaksiyonların kontrollü bir şekilde gerçekleşmesini sağlayan sistemdir. Bu kontrol hayati önem taşır, aksi takdirde nükleer erime riski ortaya çıkabilir. Dolayısıyla, bir nükleer santralin diğer kritik bileşeni, aşırı ısınmayı ve olası sorunları önleyen soğutma sistemidir.
Günümüzde elektrik şebekesine bağlı reaktörlerin büyük çoğunluğunda, bu iki temel bileşen benzer bir yapıyı izler: yakıt, seramik peletler halinde paketlenmiş, metal tüplere yerleştirilmiş ve reaktör çekirdeğine konumlandırılmış zenginleştirilmiş uranyumdur. Soğutma sistemi ise, reaktörün sıcaklığını kontrol altında tutmak için basınçlı suyu reaktörün etrafında dolaştırır.
Çeşitli nedenlerden dolayı, şirketler bu köklü ve güvenilir yapıda değişiklikler yapmaya yöneliyorlar. Good Energy Collective'in kurucu ortağı ve eş yöneticisi Jessica Lovering'e göre, ABD'de gelişmiş nükleer reaktör tasarımları üzerinde çalışan yaklaşık 70 şirket bulunuyor ve bunlardan altı veya yedisi, düzenleyici kurumlarla işbirliği yapabilecek kadar ilerleme kaydetmiş durumda.
Bu sözde gelişmiş teknolojilerin birçoğu, endüstri standardı su soğutmalı tesis tasarımlarının yaygınlaşmasından önce, 50 yıldan uzun bir süre önce icat edilmiş ve hatta prototipleri üretilmişti. Ancak şimdi, alternatif nükleer reaktörleri hayata geçirme konusunda yenilenmiş bir ilgi söz konusu. Bu yeni tasarımlar, güvenlik, verimlilik ve hatta maliyet açısından iyileştirmeler sağlayabilir.
Soğutucu
Alternatif soğutma sistemleri, su bazlı tasarımların aksine her zaman yüksek basınç altında tutulmaları gerekmediğinden, güvenlik açısından avantajlar sunabilir. Ayrıca, bu sistemlerin çoğu daha yüksek sıcaklıklara ulaşabilir, bu da reaktörlerin daha verimli çalışmasını sağlar.
Erimiş tuz, Kairos Power, Terrestrial Energy ve Moltex Energy'nin tasarımlarında kullanılan alternatif soğutma sistemleri için önde gelen adaylardan biridir. Bu tasarımlar, daha az yakıt tüketimi ve yönetimi daha kolay atık üretimi gibi avantajlar sunabilir.
Bazı şirketler ise sodyum ve kurşun gibi sıvı metalleri soğutma sistemlerinde kullanmayı tercih ediyorlar. Günümüzde, özellikle Rusya'da faaliyet gösteren birkaç sodyum soğutmalı reaktör bulunmakta ve bu ülke, kurşun soğutmalı reaktörlerin geliştirilmesinde de öncü konumda. Metal soğutmalı reaktörler, erimiş tuz tasarımlarına benzer şekilde potansiyel güvenlik avantajları sunarlar. Helyum ve diğer gazlar da, su soğutmalı sistemlere kıyasla daha yüksek sıcaklıklara ulaşmak için kullanılabilir. Örneğin, X-energy şirketi, helyum kullanarak yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı bir reaktör tasarlamaktadır.
Yakıt
Alternatif bir soğutucu kullanan reaktörlerin çoğu alternatif bir yakıt da kullanır.
TRISO (üçlü yapısal izotropik parçacık) yakıtı, en popüler yakıt seçeneklerinden biridir. TRISO parçacıkları, seramik ve karbon bazlı katmanlarla çevrili uranyum çekirdeklerinden oluşur. Bu yapı, yakıtın içindeki fisyon ürünlerini hapsederek dışarı sızmasını önler ve yakıtın korozyona ve erimeye karşı dirençli olmasını sağlar. Kairos Power ve X-energy şirketleri, reaktör tasarımlarında TRISO yakıtı kullanmayı planlamaktadır.
Diğer reaktörler HALEU kullanır: yüksek analizli düşük zenginleştirilmiş uranyum. Ticari reaktörlerde kullanılan nükleer yakıtların çoğu %3 ila %5 arasında uranyum-235 içerir. Öte yandan HALEU %5 ila %20 arasında uranyum-235 içerir ve reaktörlerin daha küçük bir alanda daha fazla güç elde etmesini sağlar.
Boyut
Aslında iki bileşenle sınırlı kalacağımı söylemiştim, ancak bir bonus kategori ekleyelim. Yakıt ve soğutma sıvısı gibi unsurların özelliklerini değiştirmenin yanı sıra, birçok şirket farklı (çoğunlukla daha küçük) boyutlarda reaktörler inşa etmeye çalışıyor.
Günümüzde şebekeye gelen reaktörlerin çoğu devasa büyüklükte, 1.000 veya daha fazla megavat aralığında, yani yüz binlerce eve güç sağlamaya yetecek kadar. Bu devasa projelerin inşası uzun zaman alıyor ve her biri özel bir süreç gerektiriyor. Küçük modüler reaktörlerin (SMR'ler) inşası daha kolay olabilir, çünkü her biri için prosedür aynıdır ve devasa bir montaj hattına benzeyen bir şeyde üretilmelerine olanak tanır.
NuScale, bu alanda öncülerden biri olmuştur. Reaktör tasarımı, ticari yakıt ve su soğutma sistemini kullanmasına rağmen, tüm süreç daha küçük bir ölçeğe indirgenmiştir. Ancak, son aylarda şirket için işler pek de yolunda gitmedi. İlk projeleri neredeyse iptal noktasına geldi ve Ocak ayının başlarında çalışanlarının yaklaşık %30'unu işten çıkarmak zorunda kaldılar. Buna rağmen, diğer şirketler hala SMR (Küçük Modüler Reaktör) geliştirme çalışmalarına devam ediyorlar. Bu şirketlerin bazıları, alternatif yakıt ve soğutma sistemleri üzerine yoğunlaşıyorlar.
Bu makale, MIT Technology Review'un haftalık iklim bülteni The Spark'tan alıntılanmıştır.
Комментарии