Türkçe Bilgi: Nükleer Reaktörler

Nükleer Reaktörler Fen sahalarında, faydalı işlerde kullanılan ve ayarlaması mümkün zincirleme inşikaklar(yarılmalar) yapılmasına yarayan atom cihazı. Nükleer reaktör içinde, saf uranyum 235 kullanılmamaktadır. Süratleri rezonans enerjisine düşen nötronlardan, kafi miktarının, uranyum 238 tarafından yakalanması önlenir. Kurtarılan bu nötronların hızı, daha azalıp, termik nötron olunca, inşikak (yarılma) yaparlar. Bunu başarmak için, tabii uranyum parçası içine, nötron yakalamıyan çekirdekli atomlardan yapılmış maddeler karıştırılır. Bu maddelere (modaratör) denir ki, nazım (tanzim edici) demektir. Süratle saçılan nötronlar, nazım madde çekirdeklerine çarparak, enerjileri azalır. Tabii uranyum içine, nazım madde konmazsa, zincirleme inşikak elde edilemez. Nazım (düzenli) olarak, atom ağırlığı az olan maddeler kullanılır. Çünkü, bir nötron, büyük çekirdeğe çarpınca, sürati hemen değişmeden, ayrılır. Çok küçük çekirdeğe, mesela bir protona (yani hidrojen atomunun çekirdeğine) çarparsa, birkaç çarpmada, bütün enerjisini kaybedebilir. Bugün nazım madde olarak, saf grafit halinde, karbon yani saf kömür kullanılmaktadır. İkinci derecede, döteryum ismi verilen ve hidrojen gazının bir izotopu olan madde kullanılır. Döteryum maddesi, ağır su ismindeki bileşiği halinde kullanılmaktadır. Hidrojenin çekirdeğinde, yalnız bir proton bulunduğu halde döteryum atomu çekirdeğinde bir proton ve bir nötron vardır. Yani atom ağırlığı ikidir. Ağır su, grafitten daha elverişliyse de, elde edilmesi pek pahalıdır. Tabii uranyum yerine, Uranyum 235'i çoğaltılmış uranyum kullanılırsa, nazım olarak adi; bildiğimiz su da kullanılabilir. İçerisinde uygun bir şekilde yerleştirilmiş, nazım madde ile uranyum bulunan alete (pil) denir. Bir reaktörde hasıl olan nötronların hepsi, inşikak için kullanılmaz. Aksi halde, infilak olur. Yani, bomba olur. Nötronların, bir inşikakta meydana gelip, yeni bir inşikak yapıncaya kadar geçen zaman, bir saniyenin binde biri kadardır. Reaktörlerde, inşikaka sebep olacak nötron miktarını tanzim etmek çok mühimdir. Bu miktar az olursa alet çalışmaz. Fazla olursa, infilak hasıl olur. Reaktörler çalışırken ısınır. Isınınca nötronların sürati artar ve reaktördeki maddeler de bozulur. Reaktörlerde soğutma tertibatı çok mühimdir. Soğutma, ağır su veya ergimiş sodyum madeni veya uygun gaz (karbondioksit veya hidrojen veya helyum) akımı ile yapılır. Soğutma tertibatı ile işlemeyen reaktör, bozulur, çalışmaz. Soğutma tertibatı olunca atom bombası haline dönmek tehlikesi olmaz.

Reaktörde uranyum 235 bitince, yenilemek lazımdır. Bugün, reaktörlerde uranyum 238 izotopu da, nötron çarparak, plutonyum haline çevrilip, bu inşikak ettirilir. Böylece, reaktör uranyum ile çok zaman çalışır.

Bugün reaktörler, toryum 232 elemanı (elementi) ile de çalıştırılmaktadır. Bu maddenin atom çekirdeği, bir nötron alarak, toryum 233 şekline döner. Bu izotop toryum ise, radyoaktif olup, iki kerre beta şuası (ışını) verdikten sonra, uranyum 233 haline dönüyor ki, uranyumun bu izotopu da inşikak edebilmektedir.

Reaktörlerde hasıl olan radyoaktif maddelerin bazısı gaz halindedir. Bu maddeler ve inşikaklarda hasıl olan gamma şuaları(ışınları), insan, hayvan ve nebatlar için, çok zararlıdır. Bunları sızdırmıyacak şekilde, her reaktörü, maden örtü ile sıkı örtmek ve betonarme içine almak lazımdır. Ekseriya dörtte üçü toprağa gömülür. Etrafta, zararlı maddeleri haber verecek hassas aletler bulundurulur. İşçilerini, doktorlar sık sık muayene eder. Atom sanayiinde çalışanların ölüm miktarı, diğer yerlerde çalışanlardan fazla değildir.

Uranyum bir maden olup, arz (yer) kabuğunda, mesela, bakırdan az değildir. Fakat, yer yüzünde çok yayılmış olduğundan, bir ton kayada, bir kilo veya birkaç gram bulunur. Bunun için, elde etmesi güç ve pahalıdır. Bir tonda on kilo bulunan filizine nadir rastlanmaktadır. Afrika'nın ortasındaki Nijer topraklarında ve Kerala'da çok bulunmaktadır. Plutonyum, reaktör uranyum 238'den meydana gelen bir madendir. Çok zehirli olup, miligramın binde yedi miktarı insanı öldürür. Çok dikkatli ve gizli usullerle serbest halde elde edilmektedir. Toryum madeni tabiatte mevcuttur ve miktarı, uranyumdan dört defa fazladır.

Reaktörlerde kullanılan grafit, sun'i olarak Acheson usulü ile elde edilmektedir. Bunun için kok tozu ile petrol hamur yapılıp, tedricen 800°C'ye kadar ısıtılır. Sonra elektrik fırınında 2800°C'de grafit halinde billurlaşır (kristalleşir).

Ağır su, adi sudan daha az nötron yakalar. Termik nötron sürati saniyede 2500 metre olup, ağır suda, on sekiz bin kerre çarptıktan sonra tutulur. Böylece, tutuluncaya kadar 365 metre yol hareket etmiş olur. adi su içinde bir nötron, hidrojen çekirdeği tarafından tutularak döteryum hasıl oluncaya kadar, ancak 17 santimetre hareket eder. Muhtelif memleketlerde, reaktörlerle elde edilen atom enerjisinden, elektrik fabrikaları çalıştırılmaktadır. İngiltere, Fransa gibi memleketlerde birçok atom merkezi vardır. Amerika'da, uçakla taşınabilen merkezler hazırlanmaktadır. Türkiye'de İstanbul'un Küçükçekmece tarafında kurulan reaktör, (1963)'te çalışmaya başlamış bulunmaktadır.

Bugün bütün milletler uranyum reaktörü yapıp işletmek, bu surette bol enerji, kuvvet kaynağı elde etmek için çalışmaktadır. Kömür ve benzin ocakları gibi, reaktörler de, hararet hasıl edip, buhar kazanını kaynatarak elektrik yapan dinamoları döndürür. Böyle reaktör ilk olarak Amerika'da 1951'de işletildi ve 150 kilowatt kudretinde (gücünde) idi. Sonra, reaktörle işleyen denizaltı da yapıldı. Bugün Amerika'da, atom enerjisiyle çalışan gemiler, trenler, tanklar ve uçaklar yapmak için çalışılmaktadır. 1958'in son aylarında İngiltere'de 100.000 Kw.'lık reaktör çalıştırılmağa başlandı. Rusya'da ilk reaktör 1954'te çalıştırıldı ve 5.000 Kw.'lıktı. Pakistan da, yabancı milletlerin yardımı olmadan yaptığı reaktörü, 1962'de işletmeğe başladı. Uranyumla işliyen bir reaktör, uranyumdan 10.000 defa daha fazla kömür kadar enerji vermektedir. Breeders kullanılarak bu enerji yüz misli artmıştır. Breederslerde uranyum 233 ve plutonyum kullanılmaktadır.

Uranyum reaktörü ile 800°C'den az sıcaklık elde edilmelidir. Çünkü, uranyum madeni 1100°C'de erir ve 660°C'de hacmi değişerek, koruma için örtülen kısımlar çatlar. Daha yüksek sıcaklık elde etmek için, uranyum bileşikleri kullanılır.

Nükleer enerjiyle çalışan ilk yolcu gemisi (Savannah) 1965'te işletilmeye başlandı. Bu gemi, on bin ton yükle, Atlantiği yedi günde geçmektedir. Hızı saatte 38 kilometredir. Bu gemi, üç buçuk senede elli sekiz kilo Uranyum 235 kullanarak bütün yerküresini dolaşabilir. Başka gemilerde bu işi yapmak için, yüzbinlerce ton akaryakıt lazımdır. Fakat geminin yapılması çok pahalıya mal olmuştur. Atom enerjisiyle çalışan Nautilus denizaltı gemisi, 1957'de kuzey kutbunun buzları altından geç ti. Triton adındaki denizaltı gemisi de, 1960'ta seksen üç gün su yüzüne çıkmadan dünyayı dolaştı. Polaris tipindeki denizaltıların onuncusu olan (Thomas Jafferson) gemisi, 1963 yılı başında Amerikan Deniz Kuvvetlerine katıldı. Güney kutupta çalıştırılan bir Amerikan reaktörü, 1500 kilowattlık elektrik enerjisi gücünde olup, bir metre boyunda, altmış cm çapındaki çekirdeği, üç yılda bir değiştirilmektedir. Bu enerji ile, ısı ihtiyacı da temin edilmektedir.

Nükleer reaktörler, kullanılış maksadına göre; güç reaktörleri, breeder (üretme) reaktörleri, test reaktörleri, hem üretme hem güç reaktörleri diye, kullanılan nötron akışına göre; yakıtına göre; katı yakıtlı, sıvı yakıtlı reaktörler diye, yakıt yükleme şekline göre; heterojen, homojen reaktörler diye, moderatör tipine göre ve soğutma sistemine göre isimlendirilirler.

Diğer enerji kaynaklarının tükenişi endişesi bütün dünyayı nükleer santrallar kurmağa itmiştir. Nükleer enerjiden, maden yataklarının ortaya çıkarılışında, yol ve kanal açma gibi işlerde de faydalanılmaktadır. Nükleer enerji silah sanayiinde de kullanılmaktadır.

Kaynak: Rehber Ansiklopedisi

Nükleer Reaktörler

Nükleer reaktör

Nükleer enerji

Nükleer reaktörler listesi

Nükleer erime

CANDU-Reaktörü

Nükleer enerji santrali

Nükleer teknoloji

Nükleer enerji mühendisliği