Türkiye’nin Nükleer Enerji Alanındaki Kozu: FİGES’in Ergimiş Tuz Reaktörü Çalışmaları – MSI Dergisi: Türk Savunma ve Havacılık Sanayisinin Güncel Referans Bilgi Kaynağı ve Yenilik Habercisi

Türkiye’nin Nükleer Enerji Alanındaki Kozu: FİGES’in Ergimiş Tuz Reaktörü Çalışmaları

8 Kasım 2019

MSI Dergisi’nin 185’inci sayısında yayımlanan tanıtıcı makale, derginin İnternet sitesinde paylaşılmıştır:

 

FİGES Nükleer Teknoloji Direktörü Dr. Reşat UZMEN / resat.uzmen@figes.com.tr

 

Nükleer güç, orta vadede, sadece savaş gemileri için değil ticari gemilerin tahrik sistemleri için de önemli bir alternatif olarak ortaya çıkıyor. [1] Türk savunma ve havacılık sanayisine mühendislik hizmetleri sunan FİGES, nükleer enerji konusunda yürüttüğü çalışmalar ile bu teknolojiyi Türkiye’ye getirebilecek bir aday olarak öne çıkıyor. Bu konudaki uzmanlığı Toryum Yakıtlı Ergimiş Tuz Reaktörleri olan firma, Avrupa’nın SAMOFAR projesi kapsamındaki reaktörün ısı değiştiricisini tasarlayarak bu konudaki uzmanlığını kanıtlamış oldu.

 

Şekil 1. Toryumlu Ergimiş Tuz Reaktörü şematik gösterim

GİRİŞ

Jeopolitik konumlarını ve stratejik hedeflerini göz önüne alan bazı ülkeler, su üstü ve su altı savaş gemilerinde, tahrik sistemi olarak nükleer reaktör kullanmaktadır. Türkiye’de de aynı amaçla gemilerde nükleer reaktör kullanması düşünüldüğü takdirde, yabancı bir ülkeden anahtar teslimi bir nükleer reaktör alınması yerine, Brezilya ve Hindistan’ın yaptığı gibi, Türkiye’de milli imkânlarla kendi nükleer reaktör teknolojimizi geliştirmenin mümkün olup olmayacağı sorusuna bir cevap aranmaktadır.

FİGES tarafından yapılan araştırmalarda, mevcut reaktörlerle tamamen farklı kavramlara dayanan “4’üncü Nesil İleri Nükleer Reaktörler” içinde yer alan ve toryumu da kullanabilen Ergimiş Tuz Reaktörü (ETR / Molten Salt Reactor) [2] tipi reaktörün, sahip olduğu üstün özelliklerle deniz araçlarında kullanılabileceği anlaşılmıştır. Üstelik ETR’ler, sağlayabilecekleri pek çok imkân nedeniyle nükleer uzmanlardan oluşan bir heyet tarafından, Türkiye için yerli imkânlarla yapılabilecek en uygun “ileri nükleer reaktör tipi” olarak belirlenmiştir. [3] Bu imkânlar, kısaca şu şekilde sıralanmaktadır:

  1. Yetişmiş insan gücünün kullanılabilmesi
  2. Yurt içindeki teknik altyapının ve hammadde altyapısının olabildiğince elverişli olması
  3. Nükleer yakıt olarak toryum gibi Türkiye’de bulunabilen bir enerji kaynağını kullanabilmesi

 

Savaş Gemilerinde Kullanımı

Yapılan incelemeler, daha basitleştirilmiş ve toryum çevrimi kullanan ETR’lerin, su üstü ve su altı savaş gemilerinde büyük bir verimle ve kolaylıkla itme gücü sağlayabileceğini ortaya koymuştur. [4], [5]

ETR’lerin en belirgin özellikleri, 700 oC gibi yüksek sıcaklıkta ısı üretebilmeleridir. Buna karşılık, bütün sistemin çalışma basıncı 1 atmosfer dolayındadır. Ayrıca, ETR’ler konvansiyonel nükleer reaktörlere göre son derece gelişmiş “nükleer güvenlik” özelliklerine sahiptir ve ortamda hiç su kullanılmadığı için, çekirdek ergimesi gibi kazalar kesinlikle söz konusu değildir. Çünkü soğutma sisteminde olabilecek bir arızadan dolayı çekirdekteki sıcaklık artınca, ergimiş tuz sıvısı “kendiliğinden” genleşme kabına geçerek, insan müdahalesi gerektirmeden nükleer tepkimeyi durdurmaktadır.

Ayrıca, çekirdeğin altında, 850-900 oC dolayında ergime özelliği gösteren malzemeden yapılmış bir valf yer almaktadır. Herhangi bir arızadan dolayı, çekirdekteki ısının uzaklaştırılamaması durumunda, çekirdek bu sıcaklıklara eriştiğinde, valf ergimekte ve bütün nükleer çekirdek sıvısı, yerçekimi etkisiyle “farklı geometride” bir boşaltma tankına akmaktadır.

ETR’lerin yakıtını oluşturan uranyum, toryum ve diğer katkı maddelerinin hazırlanması, çok daha az masraflı ve basittir. Üstelik Türkiye’de, önemli toryum rezervleri vardır.

Şekil 2. ETR kullanımına bağlı uygulama şemaları

 

ETR’ler, diğer reaktör tiplerine kıyasla birim hacimde daha fazla enerji üretebilir ve ısıyı elektriğe dönüştürme verimleri, %46’ya varan seviyelere çıkabilir. Bununla birlikte, eski nesil reaktörlerin verimlilik seviyeleri daha düşüktür. Bu sebeplerle ETR’ler, aynı miktarda güç üretimi için gemide çok daha az yer kaplar. Örnek olarak, 100 MW Termal (45 MW Elektrik) gücünde prototip bir ETR’nin boyutlarının, 3×5 m civarında olacağı hesaplanmıştır.

Savaş gemilerinde ETR tipi tahrik sistemi kullanılmasını öneren yurt dışı raporların yayınlanmasından sonra, ETR sistemlerinde önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Özellikle Avrupa’da; Fransa, Rusya, Hollanda ve İsviçre gibi ülkelerin son yıllarda geliştirdiği, çok daha gelişmiş toryum yakıtlı ETR tipleri arasında yer alan ve Avrupa Komisyonu ve EURATOM tarafından desteklenen EVOL/SAMOFAR ETR projesi kapsamında, FİGES, bu reaktörün ısı değiştirici tasarımlarını gerçekleştirerek projede Türkiye’nin adını duyurmuştur [6], [7].

 

Nükleer Santralli Deniz Üssü

Deniz Kuvvetleri Komutanlığının gemilerinde kullanılmak üzere geliştirilecek gemi tipi ETR prototipine giden yolda, dünyadaki benzer çalışmalarda olduğu gibi; ilk önce karada, tercihen deniz kıyısında kurulacak olan tesislerde, benzer bir reaktör hayata geçirilmelidir.

FİGES’in önerisi, bu tesislerin sadece nükleer reaktör geliştirmeye odaklanmasının ötesinde, nükleer reaktörden üretilecek ısı veya elektrik ile yine Deniz Kuvvetleri Komutanlığının, daha geniş anlamda da Türk Silahlı Kuvvetleri (TSK)’nin ihtiyacı olan uygulamaların geliştirileceği bir nükleer üsler hâline gelmesidir.

Böyle bir nükleer deniz üssünde, ETR’nin önemli üstünlüğü olan elektriğin yanı sıra yüksek sıcaklık sayesinde sağlanacak ısı enerjisi sayesinde, TSK’nın her kademesinde kullanılabilecek, termal hidrojen gibi alternatif yakıt çeşitleri üretmek mümkün olacaktır.

TSK’nın, özellikle kara ve deniz araçlarında; fueloil, dizel veya benzini ikame edebilecek, çevreye hemen hemen hiçbir etkisi olmayan, metanol ve amonyak gibi yakıt türlerinin, [8] hidrojenden itibaren üretimi gerçekleştirilebilecektir.

Bunun dışında, savaş gemilerinin, özellikle denizaltıların tahrik sisteminde kullanılan yakıt hücrelerini [9] besleyecek hidrojen de deniz üssündeki sabit ETR’den sağlanacak ısı enerjisi sayesinde, düşük maliyetle, sürekli ve güvenli bir şekilde üretilebilecektir.

Son olarak, ETR ile donanmış nükleer deniz üssünde, yeni geliştirilen Cu-CuCl teknolojisi sayesinde, tuzlu sudan düşük maliyetle temiz su üretimi de mümkün olacaktır.

 

KAYNAKÇA

  • Benjamin S. Haas, Strategies for the Success of Nuclear Powered Commercial Shipping. Presented to the Connecticut Maritime Association, March 2014.
  • https://www.gen-4.org/gif/jcms/c_42150/molten-salt-reactor-msr
  • http://mam.tubitak.gov.tr/sites/images/mam/tubitak_mam_calistay-sonuc_bildirgesi.pdf
  • Ship Antiballistic Missile Response, Technical Report, Naval Postgraduate School, January 2006.
  • Robert Hill, C G Hodge, T Gibbs, The Potential of Th Molten Salt Reactor for Warship propulsion, BMT Defence Services Ltd, UK, 2010.
  • http://samofar.eu/consortium/non-eu-projects-and-observers/
  • http://samofar.eu/wp-content/uploads/2019/07/SAMOFAR_FinalMeeting_04.07.2019_WP1_Merle.pdf
  • FUTURE SHIP POWERING OPTIONS Exploring alternative methods of ship propulsion, UK Royal Academy of Engineering, July 2013.
  • https://www.researchgate.net/publication/258885631

934 toplam görüntüleme, 6 bugünkü görüntüleme