Nükleer Güç Santralleri

[bluemoon24]

İlk olarak nükleer güç santrallerini tanıtmadan önce bölünme

(fisyon) reaksiyonu mekanizmasını anlatmakta yarar vardır. Nükleer reaksiyonda

açığa çıkan enerji, temelde U235 izotopunun ya da herhangi bir bölünmeye yatkın

(fisil) izotopun (Pu239, U233) nötronla etkileşmesinden ötürü parçalanması olayı

sonucunda açığa çıkan fazlalık bağlanma enerjisidir.Nötronla etkileşen

U235 çekirdeği kararsız hale geçerek, kendisinden daha hafif iki çekirdeğe

ayrılır ve bu esnada da ortalama olarak iki nötron açığa çıkarır. Bu reaksiyon

sonucu açığa çıkan bölünme enerjisi yaklaşık 200 MV'dir. Bu enerji buhar üretimi

için soğutucuya aktarılır ve açığa çıkan nötronlardan biri bölünmeye yatkın

başka bir izotopu parçalayarak zincirleme reaksiyonuna sebep olur. Diğer nötron

ise reaktör içindeki diğer malzemeler tarafından yutulur ya da sistemden kaçar.

Nükleer reaktörler bu zincirleme bölünme reaksiyonunun kontrollü olarak

yapıldığı sistemlerdir. Bölünme reaksiyonunun önemini anlamak için 1 kg U235

izotopunun yanması sonucu açığa çıkan enerjinin yaklaşık 1.3 milyon kg

kömürünkine eşdeğer olduğunu belirtmek yeterli olacaktır.Bölünme

reaksiyonu sonucu açığa çıkan nötronların etkili bir şekilde kullanılabilmesi

için bölünmeye yatkın izotoplarla etkileşme olasılıklarını arttırmak gerekir. Bu

nedenle bölünme reaksiyonlarından açığa çıkan hızlı nötronlar moderatör adı

verilen yavaşlatıcı malzemeler yardımı ile yavaşlatılarak bölünmeye yatkın

malzemelerle etkileşim olasılıkları arttırılır. Diğer bir malzeme de yansıtıcı

(reflector) dır. Bu malzeme korun etrafına yerleştirilerek nötronların sistemden

dışarı kaçma olasılıklarını azaltmak için kullanılır. Moderatör malzemesi aynı

zamanda yansıtıcılık işlevini de görebilir.İlk kontrollü bölünme

reaksiyonu 1942 yılında Amerika Birleşik Devletlerinde inşa edilen CPI

Reaktöründe gerçekleştirilmiştir. Bu reaktörde yakıt malzemesi olarak doğal

uranyum ve moderator olarak grafit kullanılmıştır. İlk nükleer reaktörde olduğu

gibi nükleer reaktör tasarımcılarının reaktör yakıtı için seçimleri doğal

uranyum (%0.71 U235, %99.27 U238) ya da %3, %4 oranında zenginleştirilmiş

uranyumdur. Eğer yakıt doğal uranyum seçilirse moderator olarak grafit ya da

ağır su kullanılmalıdır.Günümüzde, elektrik üretimi için kullanılan

santralların büyük bir bölümü Basınçlı Su Reaktörü (PWR), Kaynar Su Reaktörü

(BWR), ve Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür (PHWR). Bunlardan ilk ikisi, hafif su

soğutmalı termal reaktör sınıfına girer, moderator ve reflektör malzemesi olarak

da hafif su kullanılır. Üçüncü reaktör tipi ise dünyada ilk olarak Kanada'da

elektrik üretimi için kurulan ve soğutucu olarak ağır su kullanan Basınçlı Ağır

Su Reaktörüdür.BASINÇLI SU REAKTÖRÜ (PWR)Basınçlı su reaktörleri

ticari olarak elektrik üretimi için ABD'de kullanılan ilk reaktör tipidir. Bu

tür reaktörlerde korda üretilen enerji birincil devre soğutucu vasıtasıyla

kordan çekilir. İkincil devrede buhar üreteçlerinden alınan buhar türbinlerinde

genişletilerek jeneratörde elektrik üretilir. Birincil devre basıncı, soğutucu

suyun kaynamasını engellemek için, 15-16 MPa civarındadır.Soğutucunun

kora giriş sıcaklığı 290-300 C, çıkış sıcaklığı ise 320-330 C civarındadır.

Reaktör korundan çıkan soğutucu türbinlerde kullanılan buharın üretimi için

buhar üreteçlerine gönderilir. Reaktörlerin birincil soğutucu devreleri iki, üç

ya da dört tane benzer döngüden oluşur. Her bir döngüde bir buhar üretici, bir

reaktör soğutucu pompası ve bağlantı boruları bulunur. Ayrıca reaktör basıncını

kontrol edebilmek için bir basınçlayıcı bu döngülerden biri üzerinde

bulunur.Yakıt içinde fisyondan açığa çıkan nötronlar soğutucuda

yavaşlatılarak zincirleme fisyon reaksiyonunu sağlarlar. Aynı anda açığa çıkan

kinetik enerjinin büyük bir kısmı yakıt içinde ısıl enerjiye dönüşür ve bu

enerji ısı iletimi ile soğutucuya aktarılır, bir kısmı ise hızlı nötronlar

tarafından moderasyon anında moderator vazifesi de gören soğutucuya

aktarılmıştır.Reaktör koru dayanıklı bir çelikten yapılmış silindirik

bir basınç kabı içerisinde yerleştirilmiştir. Basınç kabı bu tip reaktörlerin

ömrünü kısıtlayan en önemli bileşendir. Hemen hemen bütün reaktör tiplerinde

reaktör basınç kabı ve soğutucu sistemleri koruma kabı adı verilen çelik bir

kabuğun içindedir. Bu çelik kabuk betondan yapılmış ikinci bir koruyucu yapının

içerisinde yer alır. Bu sistem dış etkilerden reaktör sistemini korumak ya da

reaktörden bir kazadan dolayı açığa çıkabilecek radyasyonun çevreye sızmasını

önlemek için tasarlanmıştır.KAYNAR SU REAKTÖRÜ (BWR)Kaynar su

reaktörü dünyada basınçlı su reaktöründen sonra en yaygın olarak kullanılan

reaktör tipidir. Kaynar su reaktörleri (BWR) birçok yönden PWR reaktörüne

benzemekle birlikte, temel fark reaktör koru içinde kaynama olayına izin

verilmesidir. BWR tipi reaktörlerin diğer hafif sulu reaktörlere göre üstünlüğü

reaktör koru içinde doğrudan elde edilen buharın türbinlere gönderilmesidir. Bu

nedenden dolayı BWR reaktörleri doğrudan çevrim ile çalışır. Basıncın PWR tipi

reaktörlere göre daha düşük olması nedeniyle (7 MPa) basınç kabı et kalınlığı

daha düşüktür.BASINÇLI AĞIR SU REAKTÖRÜ (PHWR)Basınçlı Ağır Su

Reaktörleri, Basınçlı Su Reaktörleri ile benzer özellikler taşırlar. Ağır su

reaktörü olarak adlandırılmalarının nedeni moderator ve soğutucu için ağır su

(D20) kullanmalarıdır. Bu tür reaktörlerin en yaygın olarak kullanıldığı ülke

Kanada'dır. Kanadalılar son 40 yılda CANDU (CANada Deuterium Uranium) adını

verdikleri Kanada reaktörünü tasarlayıp geliştirerek Basınçlı Ağır Su Reaktörü

teknolojisinde lider olmuştur.CANDU reaktörlerinde yakıt olarak doğal

uranyum kullanıldığı için zenginleştirme tesislerine ihtiyaç yoktur. Düşük

basınçta moderator, ağır su (D20) ve yatay silindir şeklinde bir reaktör kabı

vardır. Reaktör kabının içinde yatay şekilde geçen 380 adet yakıt kanalı

bulunur. Yakıt kanalları doğal uranyum yakıt ve ağır su soğutucusundan oluşur.

Yakıt kanalındaki yakıt elemanları basınç tüpü içindedir.



Siyaset, Bilim Ve Tarih Bilinci (Doğan Özlem )The Benefits Of TreesEnerji TasarrufuAlternatif Ucuz Enerji KaynaklarıErozyonun Tanımı Ve ÇeşitleriDünyamızın HareketleriDoğalgazDeve KuşlarıTeknolojik CellatlarımızKüresel IsınmaÇimento İşkolu Ve SorunlarıAtmosferin Başlıca Gaz KirleticileriNükleer EnerjiYapay KristallerHyrogen Fuel  The Fuel Of FutureKentiçi Ulaşımı Ve Çevre SorunlarıPrcı HakkındaÇevre Kirliliği Ve SonuçlarıSivil SavunmaUluslararası Hukuk Ve Çevre