Japonya'da bugün yaşanan nükleer dramın, nükleer atık sorunu sebebiyle -zaten sorunlu olan -nükleer enerji konusunun daha ciddi olarak sorgulanmasına yol açacağı açıktır. Radyasyonun etkisinin uzun sürmesi ve herşeyden önce gözle görülemeyen, sinsi bir etki oluşundan dolayı nükleer enerji diğer çevresel tehditlerden daha farklı algılanıyor.
Çernobil Felaketi sırasında gerek kazanın gerçekleştiği Sovyetler Birliği’nde, gerekse etki alanında kalan Türkiye’de resmi makamların felaketin boyutlarım kamuoyundan gizlemeye çalışmaları nükleere olan güvensizliği artırmıştı.
Benzer bir durum, bugün Japonya'da da geçerli. Kazayı kontrol etmeye çalışan Tokyo Elektrik (TEPCO) firması tarafından zaman zaman yapılan tutarsız açıklamalar, zaten büyük bir felaket yaşayan Japon halkı üzerinde son derece olumsuz bir etki yaratıyor.
Katı yakıtlı uranyum santralleri, tasarımlarında önemli gelişmeler yapılmış olmasına rağmen pek çok soruna sahipler. Bunlardan biri, yakıt çubuklarının normal kullanım seyri sırasında yüksek zarar görmesidir. Reaktör içindeki koşullar bu çubukların birkaç yıl içinde ve yakıtın sadece yüzde üç ila beşi değerlendirildikten sonra kullanılamaz hale gelmesine yol açar.
Ayrıca uranyumun parçalanması sırasında ortaya çıkan ürünlerin bazıları uranyum çekirdeklerinin zincirleme reaksiyonu için gerekli nötronları yutar, bu sebeple de verimliliği düşürür. Katı yakıt kullanılmasının en büyük dezavantajlarından biri bu maddelerin yakıttan ayrıştırılmaları için tek seçeneğin yakıt çubuklarının reaktörden alınıp başka bir tesiste yemden işlenmesidir.
Ancak çubukları reaktör dışına çıkarmak kullanım sırasında çok daha radyoaktif hale gelmiş olduklarından, riskli bir işlemdir. Çıkarılan çubukların hemen su dolu bekletme havuzlarına alınarak radyoaktiviteleri azalana kadar, bazen yıllarca bekletilmeleri gereklidir. Bekletmede havuzlarında zararlı ışımalara karşı kalkan olarak kullanılan suyun ise sürekli soğutulması zaruridir. Japonya örneğinde görüldüğü gibi bir felaket aranda bunun nasıl bir güvenlik riski oluşturduğu açıktır.
Bu tip santrallerin ürettiği radyoaktif atığın milyonlarca yıl tehlike arz etmesi ve bu durumla nasıl baş edileceği açık bir problem olarak kalmakla beraber, bu atığın bir kısmının ‘plütonyum’ gibi nükleer silah üretimine olanak tanıyan maddeler içermesi de ayrı bir kaygı kaynağıdır. İran ve Kuzey Kore örneklerinde görüldüğü üzere, batılı ülkelerin nükleer enerji programının gerçek amacından şüphe duymasının sebebi, bu santrallerin nükleer silah üretimine uygun atıklar oluşturmasıdır.
TORYUM GÜVENLİ ALTERNATİF Mİ?
Nükleer santrallerin henüz yeni tasarlandığı günlere geri gitmek mümkün olsaydı, acaba daha akıllıca kararlar alınıp, bugün Japonya'da yaşanana benzer kazalara karşı güvenli bir yol çizilebilir miydi?
Bu soru için aranan olumlu yanıt, 1965 yılında Amerika'nın Tennessee Eyaleti’ndeki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarları’nda (ORNL) denenmiş bir reaktör tipinde yatıyor olabilir. Söz konusu reaktör, yakıt olarak katı halde uranyum yerine sıvı halde toryum kullanan bir tasarıma sahipti. Beş yıl boyunca başarıyla çalışan bu deneysel reaktör projesi, ulusal laboratuvarın başkanı olan Alvin Weinberg'in A.B.D. Başkanı Nixon ile nükleer enerji politikası konusunda ters düşüp görevden alınması ile son buldu.
Bu reaktörü günümüzün katı yakıtlı uranyum reaktörlerine göre daha cazip bir aday yapan unsurlar nelerdir? Herşeyden önce toryum, dünya üzerinde uranyuma nazaran dört kat fazla bulunan bir maddedir. Türkiye’nin sahip olduğu rezervler de dünyanın en büyükleri arasında yer almaktadır.
Toryum, dolaylı bir yakıttır. Kendi başına büyük bir risk teşkil etmez, sadece nötronlara maruz bırakılırsa bir uranyum izotopu olan uranyum-233'e dönüşerek yakıt niteliği kazanır. Uranyumlu
santrallere göre, aynı miktar yakıttan doksan kere fazla enerji almak mümkündür. Plütonyum gibi nükleer silah yapımına uygun atıklar çıkarmaz, çalışması esnasında kendi atığının büyük kısmını da tekrar yakıt olarak kullanabildiği için, uranyum santrallerinden çok daha az atık üretir. Toryumlu bir santralin ürettiği atıklar, uranyum santrallerinin atıklarından 10 bin kez daha az radyoaktiftir. Uranyum atıkları milyonlarca yıl tehlike saçarken, toryum atıkları en fazla üç yüzyıl kadar radyoaktif kalırlar. Bu süre teknolojik olarak toryum atıkları ile başa çıkmayı mümkün kılan bir süredir. Ancak güvenlik açısından toryum santrallerini günümüz santrallerine göre üstün kılacak belki de en önemli etken, bu santrallerin tasarımları gereği bir felaket halinde otomatik olarak pasif hale geçebilmeleridir.
Fukushima’da yaşanan dramın büyük ölçüde reaktör ergimesinin önüne geçmek üzerine olduğu hatırlanırsa, bu çok büyük bir güvencedir. Yakıtı zaten ergimiş halde çalışan santral, kaza anındaki muhtemel sıcaklık artışında, dışarıdan hiç bir insan müdahalesi olmadan güvenli konuma gelebilme yeteneğine sahiptir. Neredeyse inanması güç bu avantajlarına rağmen, toryumla çalışan reaktörler üzerine bugün ciddi bilimsel araştırma yapan yegane ülke Hindistan'dır. Soğuk savaş koşullarının Ay'a insan indirme rüyasını mümkün kılacak bir siyasi irade yarattığı hatırlanırsa, belki bugün Japonya felaketi de dünyanın nükleer enerjide yeni, cesur adımlar atması için bir olanak yaratacaktır.
Bilim insanlığa bazen çıkmaz yollar da açar, ancak uzun vadede insanlığı aklın sınırlarındaki dünyalara taşıyan yegane yol olarak temiz nükleer enerjiyi de mümkün kılacaktır. Dileriz, bu süreç içerisinde Türkiye, bilimi ithal edilen bir ürün olarak değil, üretilen bir değer olarak gören, yapılmışı değil yapılabileceği kovalayan bir ülke olur.
TORYUM: Herşeyden önce toryum, dünya üzerinde uranyuma nazaran dört kat fazla bulunan bir maddedir. Türkiye’nin sahip olduğu rezervler de dünyanın en büyükleri arasında yer almaktadır. Uranyum atıkları milyonlarca yıl tehlike saçarken, toryum atıkları en fazla üç yüzyıl kadar radyoaktif kalırlar. Bu süre teknolojik olarak toryum atıkları ile başa çıkmayı mümkün kılan bir süredir. Bir felaket esnasında insan müdahalesine gerek kalmadan kendi kendini güvenli konuma getirebilen Toryumla çalışan reaktörler üzerine bugün ciddi bilimsel araştırma yapan yegane ülke ise Hindistan’dır.
URANYUM: Katı yakıtlı uranyum santralleri, tasarımlarında önemli gelişmeler yapılmış olmasına rağmen pek çok soruna sahipler. Bunlardan biri, yakıt çubuklarının normal kullanım seyri sırasında yüksek zarar görmesidir. Reaktör içindeki koşullar bu çubukların birkaç yıl içinde ve yakıtın sadece yüzde üç ila beşi değerlendirildikten sonra kullanılamaz hale gelmesine yol açar. Ancak çubukları reaktör dışına çıkarmak kullanım sırasında çok daha radyoaktif hale gelmiş olduklarından, riskli bir işlemdir. Çıkarılan çubukların hemen su dolu bekletme havuzlarına alınarak radyoaktiviteleri azalana kadar, bazen yıllarca bekletilmeleri gereklidir. Bekletmede havuzlarında zararlı ışımalara karşı kalkan olarak kullanılan suyun ise sürekli soğutulması zaruridir. Japonya örneğinde görüldüğü gibi bir felaket anında bunun nasıl bir güvenlik riski oluşturduğu açıktır.
NÜKLEER ATEŞİN SÜREDİZİNİ
Nükleer enerjinin güvenli olup olmadığını sorgulamak için bu psikolojik bariyeri aşmak ve hem bilimsel gerçekler, hem de nükleer enerjinin tarihsel gelişimi ışığında bu soruya yanıt aramak en doğru yaklaşım olacak:
YIL 1934:
Nükleer enerjinin hayatımıza girişinin, İ934’de fizikçi Enrico Fermi’nin Roma’da yaptığı deneyler sırasında nötronların pek çok atomu parçalama özelliği olduğunu farketmesiyle başladığı söylenebilir. Bu deneylerde, uranyum çekirdeklerinin nötron bombardımanına tutulması sırasında uranyumdan çok daha hafif yeni atom çekirdeklerinin ortaya çıkması o zamana kadar bilinmeyen yeni bir fenomenin ilk işaretiydi. Bundan dört yıl sonra Otto Hahn ve Fritz Strassman tarafından yapılan deneylerde nötronlara maruz kalan uranyumdan arta kalan kütlede çok daha hafif baryum gibi çekirdekler ortaya çıktığı gözlemlendi. Bu deneyler, o sırada Kopenhag'da ünlü fizikçi Niels Bohr ile çalışan Lise Meitner ve Otto Frisch'in ilgisini çekmişti. Meitner ve Frisch, uranyum parçalanması (fizyon) sonrasında ortaya çıkan ürünlerin toplam kütlesinin, başlangıçtaki uranyum kütlesinden daha az olduğunu farketti. Bu iki bilim inşam, kaybolan kütleyi deneyde ortaya çıkan enerji ile kıyaslayarak Albert Einstein'in 1905 yılında ortaya attığı ünlü formülü, deneysel olarak doğruladılar.
YIL 1939:
- Dünya Savaşı’nın başlamasından hemen önce, Niels Bohr Amerika'ya gitmişti, orada Hahn, Strassman ve Meitner'in yeni keşiflerini önce Einstein'a, ardından da Washington'da bir konferansta karşılaştığı Fermi'ye aktardı. Bu görüşmelerden, bilim dünyasında büyük heyecan yaratacak ‘zincirleme reaksiyon’ fikri ortaya çıktı. Bu fikre göre, uranyum çekirdekleri daha küçük çekirdeklere bozunuyor, bu süreç sırasında ortaya çıkan nötronlar da diğer uranyum çekirdeklerinin parçalanmasına yol açıyordu. Zincirleme şekilde kendi kendini besleyen bu reaksiyonlar aynı anda çok büyük miktarda enerji salıyorlardı. Bu sürecin başlaması için belli miktarda uranyumun uygun koşullar altında bir araya getirilmesi gerekliydi, gerekli olan minimum kütle, ‘kritik kütle’ idi.
YIL 1941:
Bu kuramsal çalışmaların ilk pratik uygulaması, Fermi ve yardımcısı Leo Szilard'ın İ94l’de ilk nükleer reaktörü tasarlaması ile başladı. Bu tasarımda uranyum kütlesinin, grafit tuğlalarla inşa edilmiş bir küp içine yerleştirilmesi planlandı. Grafit, saçılan nötronların uranyum kütle üzerine geri yansıtılmasını sağlayacak bir ayna görevi görecek, aynı zamanda da nötronların hızlarım düşürerek uranyum çekirdekleri tarafından daha kolay yakalanmasını sağlayacak ve zincirleme reaksiyonları başlatacaktı.
YIL 1942:
Dünyanın ilk nükleer reaktörünün yeri için Şikago Üniversitesi’nin stadyumunun altında yer alan bir squash kortu seçilmişti, inşaat Kasım İ942'de başladı. Reaktörde zincirleme reaksiyonların kontrol altında tutulması için kadmiyum kontrol çubukları kullanıldı. Bunun sebebi, kadmiyumun nötronları soğurma kapasitesine sahip bir metal olmasıydı. Reaksiyonların hızını ortamda bulunan nötron sayısı belirlediğinden, kontrol çubukları uranyum kütleleri arasında ileri veya geri ittirilerek soğrulan nötron sayısı ve dolayısıyla reaksiyonların hızı arzulanan düzeye getirilebilecekti. Chicago Rle-1 (Chicago Yığını-1) adı verilen reaktör, 2 Aralık 1942 sabahında çalıştırılmaya başlandı. Birkaç saatlik bir süreç sonunda, kontrol çubukları aşama aşama geri çekilerek nötron sayısı arttırıldı ve nihayet uranyum parçalanmasının kendi kendini yürütür olduğu kritik eşiğe varıldı. Saatler 15:25'i gösteriyordu. İnsanlığın ateşi keşfedişi ile kıyaslanabilecek o anda dünya yeni bir çağa, ‘nükleer enerji çağı’na girmişti.
- Dünya Savaşı’nın kızışan ortamında, nükleer fizik alanında araştırmalar Manhattan Projesi kapsamında, yeni keşfedilmiş bu enerji kaynağını kullanan çok etkin bir silah yaratma amacına yoğunlaşmıştı. Hiroşima ve Nagazaki'ye atılan atom bombalan ile sonlanan bu süreç, dünya savaşının da sonu oldu. Bu muazzam enerji kaynağı savaşta yıkıcı bir güç olarak kullanılmıştı, savaşın ardından ise araştırmalar barışçıl amaçlara yöneltildi.
YIL 1951:
Bir nükleer reaktörün elektrik üretimi için ilk kez kullanılması, Aralık 1951'de Idaho'da gerçekleştirildi. Gerçek anlamda ilk nükleer santral ise Rusya'nın Obninsk şehrinde yer alan Fizik ve Güç Mühendisliği Enstitüsü’nde Haziran İ954'de devreye girdi.
1950'lerden 1970'li yıllara kadar süren dönem nükleer enerjinin ‘altın çağı’ olarak adlandırılabilir. Bu dönemde başta Amerika ve Sovyetler Birliği olmak üzere, İngiltere, Fransa, Kanada, Almanya ve Japonya gibi ülkelerde pek çok santral inşa edildi. Bu dönem aynı zamanda nükleer enerjinin bugün bulunduğu noktayı belirleyecek yol ayrımlarının ve kritik tercihlerin dönemi oldu. Bu yol ayrımlarından belki de en belirgini Amerikan Deniz Kuvvetleri’nin nükleer denizaltılar geliştirilmesi için yetkilendirdiği Amiral Hyman Rickover'ın uygun reaktör seçimi sırasında tutunduğu ısrarcı tavırdır.
YIL 1955:
Hyman Rickover, dünyanın ilk nükleer denizaltısı olan USS Nautilus’un (1955) nükleer reaktörü için önerilen seçenekler arasında zenginleştirilmiş uranyum içeren yakıt çubukları kullanan bir dizayn konusunda ısrarcı olmuştu. Sonunda karar kılınan bu reaktörün üreticisi Westinghouse firması kısa bir süre sonra dünyanın ilk ticari nükleer enerji santralini kurma ihalesini de kazandı. Westinghouse, bu santralde yeni seçenekleri değerlendirmek yerine, Nautilus örneğinden elde edilen teknik tecrübe ve mali gerekçelerle, öncekine çok benzeyen bir tasarımı kullanma yoluna gitti. Günün koşullarında, askeri bir denizaltı için uygun olan bu seçim, ticari bir enerji -santraline biraz oldu bittiyle- uygulanarak sebep sonuç ilişkisi Japonya felaketine kadar uzayan bir yola girilmesine sebep oldu. O yola girilmese neler olabilirdi? Bugün nükleer enerji, çevrecilerce dahi güvenli ve temiz bir enerji kaynağı olarak gösterilebilir miydi?
Bu sorunun yanıtı bir reaktör yapmak için gerekli olan unsurlarda gizlidir. Bunlar; yakıt, soğutucu ve moderatördür. Yakıt uranyum, plütonyum veya daha az bilinen toryum gibi bir çeşitli maddelerden seçilebilir. Soğutucu, Japonya örneğinden dolayı artık herkesin bildiği gibi su veya gaz ve hatta ergimiş metal olabilir. Moderatör (yani nötron yavaşlatıcı), Fermi'nin ilk reaktöründe olduğu gibi grafit veya berilyum, su vb. gibi çeşitli maddelerden oluşabilir veya moderatör kullanılmayabilir. Bütün seçenekler göz önüne alındığında birbirinden farklı binlerce tip reaktör seçeneği ortaya çıkar. Nükleer enerjinin bugün talihsiz olarak görülebilecek durumunda işte bu tasarım tipleri arasından çok az bir kısmının denenmiş olması ve nihayetinde ticari ve siyasi sebeplerle katı yakıtlı uranyum tasarımının kabul görmüş olması yatar.