Nükleer Enerjide Toryum'lu Öneriler: 21. Yüzyılda Kaderimiz Değişecek mi?

Bilindiği gibi, petrol krizlerinden günümüze dünya ekonomisinde büyük bir yapısal değişim ve dönüşüm yaşanmıştır. “Üçüncü Sanayi (Teknoloji) Devrimi” olarak isimlendirilen bu süreçte, enerji yoğunluğu düşük mikro teknolojiler ve yeni hizmet sektörleri ortaya çıkmıştır.

Devrimin ön plana getirdiği bu sektörler ile elektrik enerjisi arasındaki bağlantı da çok güçlüdür. Elektrik, Üçüncü Devrim’in rakipsiz enerjisi olma yolunda hızla ilerlemektedir. Bu açıdan, yeni sanayileşme paradigmasının da yansıması olarak, elektrik üretiminin herhangi bir krize neden olmayacak şekilde, gelişmeyle bağlantılı ve düzenli biçimde arttırılmasının enerji politikalarında çok önemli bir yeri bulunmaktadır.

Yaklaşık bir yüzyıldır, “elektrik ve elektronik teknolojiler”, insanlığın düşünme, üretme ve yaşama biçimlerinin değiştiği sürekli bir devrimin motoru haline gelmiştir. Bugün, ekonomilerin talep ettiği kaliteli ve kusursuz ürünler ve hizmetler ancak elektrik sayesinde sağlanabilmektedir. Modern toplumun ulaştığı bu yeni aşamada da, özellikle elektronik ve enformatik faaliyetlerin yegane enerjisi olarak karşımıza elektrik çıkmaktadır. Elektrik üretimini, aşırı kirleten, fiyat ve arz krizlerine yol açan fosil yakıt bağımlılığından kurtaran nükleer enerjiyi de, bu perspektiften değerlendirmek gerekir. Yeni toplum, artan oranda elektrik tüketen, bunu da teknolojik olarak sürekli geliştirilen, fosil yakıtlardan daha temiz bir kaynak olan “nükleer enerji” ile sağlayan bir toplum olacaktır.

1000 MWe gücünde kömür yakan bir termik santralın, yılda 3 milyon ton kömür tükettiğini; aynı güçteki bir nükleer santralın ise, yılda sadece 25-30 ton civarında zenginleştirilmiş nükleer yakıt (uranyum) kullandığını saptayabiliriz. Elektrik üretimi açısından bakılırsa; 1 kg kömürden 3 kWh, 1 kg petrolden 4.5 kWh ve 1 kg uranyumdan ise 50.000 kWh’lık enerji üretildiği ortaya çıkıyor. Reaktörlerde kullanılan biçimiyle, uzunluğu 1.27 cm ve çapı 0.9525 cm olan sadece bir adet uranyum peletinden; 3.5-4 varil ham petrol, 450-500 m3 doğalgaz veya 800-850 kg kömür “eşdeğeri” enerji üretilmektedir. 1000 MWe gücünde kömür yakan bir santral, saatte 400 ton kömür kullanırken; aynı büyüklükteki bir nükleer santral, saatte sadece 227 gram Uranyum-235 yakmaktadır.

Nükleer enerjiyi avantajlı bir konuma getiren en önemli özellik ise, fosil yakıtlarla karşılaştırılmayacak derecede temiz bir enerji türü olmasıdır: Yukarıda belirttiğimiz gibi, 1000 MWe gücündeki bir kömür santrali, yılda yaklaşık olarak 3 milyon ton kömür tüketir ve 7 milyon ton CO2, 140 bin ton asit gazları (sülfür ve azot oksitler), 750 bin ton da kül üretir. Bu esasa göre, bugün faaliyette olan nükleer santraller, dünya genelinde, her yıl, 2.3 milyar ton CO2, 42 milyon ton SO2, 9 milyon ton NOx emisyonuna ve 210 milyon ton kül üretimine engel olmaktadır.

Bugün, dünya çapında 31 ülkede, toplam kurulu gücü 370 GWe’ye ulaşan 443 adet nükleer santral çalışmaktadır. Bunlardan üretilen toplam elektrik enerjisi 2.700 TWh’ın üzerindedir. Yaklaşık 40 GWe kurulu güce sahip, toplam 38 adet reaktör ise inşa halindedir. Bugün, ticari olarak işletilen 443 adet nükleer santral, dünya toplam elektrik üretiminin yaklaşık % 17’sini karşılamaktadır. Uluslararası Enerji Ajansı’nın 12 Kasım 2009’da yayınlanan “World Energy Outlook 2009” raporunda yer alan “Referans Senaryo”ya göre, Kyoto sonrası daha da ağırlaşacağı tahmin edilen emisyon azaltım taahhütleri nedeniyle, 2030 yılında global nükleer kurulu güç 457 GWe’ye ve nükleerden üretilen toplam elektrik enerjisi ise 3.670 TWh’a ulaşacaktır. Nükleer, 2030 yılı global elektrik üretiminin yaklaşık %13.6’sından sorumlu olacaktır.

Hafif Su Soğutmalı Reaktör grubundan, “Basınçlı Su Reaktörü” (PWR) ile “Kaynar Sulu Reaktör” (BWR) ve Ağır Sulu Reaktör grubundan “Basınçlı Ağır Sulu Reaktör” (PHWR-CANDU) türleri; günümüzde yaygın biçimde kullanılan üç temel reaktör tipidir. Dünya genelinde çalışan 443 reaktörün % 68’i, nükleer kurulu gücün ise % 78’i, PWR ve BWR tipi hafif su soğutmalı reaktörlerden oluşmaktadır. Bugün, 200’ün üzerindeki toplam ünite sayısı ile PWR’ler, dünyadaki en yaygın reaktör tipidir.

Uluslararası Enerji Ajansı (IEA), CO2 emisyonlarının Kyoto’ya uygun bir şekilde azaltılması sürecinde, (hidrolik hariç) yenilenebilir enerji kaynakları ile birlikte özellikle nükleer enerjiye çok kritik bir görev düşeceğini ifade etmektedir. Uzun süreli bir sessizlik döneminden sonra, nükleer enerjiyi gerçekçi bir alternatif olarak yorumlayan Ajans, “World Energy Outlook 2006” raporunda, nükleer enerji ve geleceğini ayrı ve detaylı bir fasıl olarak değerlendirmiş ve nükleer enerjinin tekrar eski günlerine döneceğini müjdelemiştir.

Nükleer enerjinin asıl katkısı, geliştirilecek yeni santral tipleri ve atık yaratmayan teknolojilere bağlı olarak, özellikle 2025-2045 döneminden itibaren beklenmektedir. Tüm handikaplarına rağmen, sera gazı emisyonuna yol açmayan “temiz” bir alternatif yakıt ve modern elektrik üretiminin en kritik parçası niteliğine sahip olan nükleer enerjiden elektrik üretimi, geleceğin dijital toplumunda çok ayrıcalıklı bir yer edinecektir.

Peki biz bu resmin neresindeyiz? Daha doğrusu bu resmin neresinde olmalıyız? Toryum varlığımız Türkiye’nin teknolojik ve ekonomik çehresini değiştirebilir mi? Bu konuda ne yapılmalı?

Uranyum ve toryum rezervlerimizin düzeyi ile işe başlayalım. Bugüne kadar yapılan envanterlere pek güvenmediğimizi ve bilimsel bulmadığımızı belirterek, mevcut bilgiler ışığında yaklaşık 9200 ton uranyum ve 380 bin ton toryum rezervine sahip olduğumuz ileri sürülüyor. Dünya genelinde belirlenmiş toryum rezervleri açısından ilk üç sırada Türkiye, Hindistan ve ABD yer almaktadır. Türkiye’nin toryum rezervi açısından birinciliğini saptamış olduk.

Şimdi gelelim elektrik enerjimizin durumu ve nükleer programımızın hedeflerine. Resmi rakamlara göre, Türkiye, sınırlı yerli kaynak çıkmazı geri planda olmak üzere, 2020 yılında 500 milyar kWh elektrik tüketecek. Bakanlığımızın, nükleer enerjide koyduğu hedef ise, 2020 yılında toplam 5000 MWe kurulu güce ulaşmak. Bu hesaba göre, 2020’de elektrik üretimimizin 40 milyar kWh’lık bölümünü, diğer bir ifadeyle sadece % 8’lik kısmını nükleer enerjiden karşılayacağız.

Buradan itibaren aktaracaklarım bazılarına fantezi gibi gelebilir; ama bilimsel gelişme için ilk şartın hayal etmek olduğunu hatırlatmak isterim. Son cümlemi bu noktada söylemek istiyorum: Acaba Türkiye’nin nükleer enerji yolculuğunu, nihayetinde toryum yakan santral teknolojisine sahip olmak şeklinde dizayn etmek mümkün müdür? Mevcut uranyum rezervlerimizin dış bağımlılık rüzgarına kapılmayacak şekilde akılcı değerlendirilmesi ile nükleer teknolojiye sahip olmak ve yine uranyum rezervlerimiz ile sağlanan belirli bir zaman dilimi içinde toryum yakan santraller geliştirmek mümkün müdür? Seçilecek ilk nükleer santral tipinden başlamak üzere, uranyum ile birlikte toryum yakmaya da elverişli bir teknolojiye sahip olmak ve bunu daha sonra sadece toryum yakan bir santral tipine doğru geliştirmek mümkün müdür? Bu soruların bilimsel cevabı evettir. İyi bir teknolojik planlama ve kuşkusuz yoğun bir AR+GE programı ile ciddi bir iktisadi ve teknolojik atılım yapmaktan söz ediyoruz. Bu zorlu yolda en belirleyici husus siyasi irade, sanayileşmeyi gerçekten isteyen dinamik bir toplum ve bilim-teknoloji ikilisine güvenen kamusal bilinç yaratılmasıdır.

5000 MWe’lık nükleer santrallerimizin, 1000 MWe/ 30 ton uranyum hesabıyla yılda ihtiyaç duyacağı nükleer yakıt miktarı 150 ton’dur. Uranyum rezerv miktarımıza oranladığımızda yaklaşık 62 yıl boyunca bu santrallerin yakıtını sağlayabileceğimiz ortaya çıkıyor. Eğer, nükleer kurulu gücümüzü 10 bin MWe’a ulaştırmayı hedeflersek, bu kez en az 30 yıl dışarıya bağımlı olmadan elektrik üretebiliriz demektir. Ki, uranyum ile birlikte toryum da yakan santral tipi seçilecek olursa bu ömür daha da uzayacaktır.

Buradan varmaya çalıştığımız husus şudur: Eğer, uranyum rezervlerimizi akılcı kullanırsak 20-30 yıllık bir plan dahilinde toryum yakan santral teknolojisine sahip olabiliriz. Bir sonraki aşamada bu teknolojiyi bölge ülkelerine ve tüm dünyaya satabiliriz. Hatırlatmak gerekirse, Japonlar, Hitachi ve Toshiba şirketlerini “Kaynar Sulu Reaktör” (BWR) teknolojisini öğrenmek için Amerikan General Electric firmasına; Mitsubishi firmasını ise “Basınçlı Su Reaktörü” (PWR) teknolojisini öğrenmek için Westinghouse firmasına yönlendirmişler ve nihayetinde hem bu teknolojiye sahip olmuş hem de bunu satar hale gelmişlerdir. Aynı süreç Güney Kore’de de yaşanmış ve bugün bizden çok sonra nükleer enerjiyi gündemine alan bu ülke de iki adet nükleer teknolojiyi üretip satar hale gelmiştir. G. Kore’nin burada ele aldığımız husus açısından asıl önemi ise, neredeyse 20 yıla yayılmış bir planlama ile nükleerde yerli kaynak kullanım oranını %5’lerden %90 seviyelerine çıkarmayı başarmış önemli bir örnek olmasıdır. Demek ki isteyince, inanınca ve bilim-teknoloji-sanayileşme üçlüsünü birlikte harekete geçirince başarı da kendiliğinden geliyor.

Evet, bugün için toryum yakan santraller henüz ticari değildir. Ayrıca, uranyum ve toryumu birlikte kullanma imkanı sunan teknoloji de oldukça sınırlıdır. Halihazırda, bu tip bir teknoloji seçimi, sadece CANDU tipi PHWR modeline mahkum olmak anlamına geliyor. Bu noktada, konuyu ve aklımızdakileri çok iyi özetleyen Gazi Üniversitesi’nden Dr. İbrahim Atılgan’ın, Mühendis ve Makine Dergisi Şubat 2004 sayısında yazdıklarını aktarmak isterim:

“Toryum uranyum gibi doğrudan enerji üretilebilecek bir madde olmamasına karşın, uranyum ve/veya plutonyumla birlikte kullanıldığında, uranyuma göre fazla ve uzun süreli enerji üretme kapasitesine sahiptir. Toryum katkılı yakıtlar, sırf uranyum içeren yakıtlara göre çok daha az miktarda bölünme ürünü (radyoaktif atıklar) çıkartmaktadırlar. Bütün bu avantajlar toryumu nükleer yakıt olarak kullanmak için cazip hale getirmektedir. Ancak bunların yanı sıra teknik ve ekonomik bazı zorluklar vardır. Bunların başında halen dünyada işletilmekte olan nükleer güç reaktörlerinin temel tasarımında bir değişiklik yapmadan toryumun kullanılmasının sağlanması gelmektedir. Bu konuda gerek AB, gerek ABD, Kanada, Kore ve Japonya'nın halen sürdürülen çalışmalarında, temel hedef, mevcut Hafif Sulu Reaktörler (LWR) veya Ağır Sulu Reaktörler (HWR) gibi ticari reaktörlerin yakıt dizaynında bir değişiklik yapmadan toryum-uranyum-plutonyum yakıtlarının etkin olarak kullanılması ve böylece plutonyum stoklarının azaltılmasıdır. Dünya toryum rezervlerinin Türkiye de dahil olmak üzere belirli birkaç ülke elinde toplanmış olması, uranyum üretiminde şimdilik bir sıkıntı çekilmemesi nedeni ile, toryuma dayalı nükleer santraller üzerindeki geliştirme çalışmaları şu an yavaş ilerlemektedir. AB, Japonya ve ABD'de yeni nesil kendi santrallerini yapma çalışmalarını sürdürmekte ve bizler gibi gelişmekte olan ülkeler için, pazar sahasını şimdiden araştırmaktadırlar. Buna göre Türkiye, nükleer stratejisini en kısa zamanda belirleyerek orta ve uzun dönemde toryum yataklarının değerlendirilmesiyle ilgili tüm çalışmalara bir an önce başlamalıdır… Yeni nesil ticari reaktörlerde yakıt tasarımında bir değişiklik yapılmadan toryum-uranyum-plutonyum yakıtları etkin bir şekilde kullanılacaktır. Bu nedenle toryum elementi, ülkemiz açısından oldukça önemlidir. Buna göre ülkemizde kurulması planlanan nükleer santraller için toryuma dayalı yakıt çevrimi opsiyonu mutlaka değerlendirilmeli ve seçilecek teknolojinin bu opsiyona açık olması bir ölçüt olmalıdır. Ayrıca ülkemizde mevcut olan toryum cevherinin çıkarılmasına ve nadir toprak elementlerinden ayrıştırılmasına yönelik araştırma ve geliştirme çalışmalarına hız verilmelidir.”

Esasen, teknoloji açısından ilk santralin seçimi büyük önem taşımakta olup, Türkiye geleceğe dönük bilimsel bir bakışla her şeyden önce santral tipini belirlemek zorundadır. Geçmişte yerli uranyum ve toryum rezervlerinden yararlanmak için, doğal uranyum yakıtlı ve ağır sulu PHWR-CANDU tipi reaktörlerin aşırı derecede savunuculuğu yapılmıştır. Oysa bu reaktörler, basınçlı hafif sulu (PWR) reaktörler kadar kabul görmedikleri gibi, doğal uranyum kullandıklarından, yakıt tüketimleri PWR’lere göre yaklaşık 4 kat daha fazladır.

Ne yazık ki, bugün için toryum rezervlerimizin yararlanılabilir kısmı şüphelidir ve bu rezervin değerlendirilmesi ise, kaynakların tespiti ve geliştirilmesinden çok, henüz deneme aşamasında olan (Kamini Reaktörü, Hindistan gibi) toryum yakıtlı santrallerin geliştirilme hızına bağlıdır. Bu santral tipinin dışında, basınçlı hafif sulu PWR ve kaynar sulu BWR gibi zenginleştirilmiş yakıt kullanan reaktörler üzerinde durulduğu dönemler de olmuştur. Buradaki asıl mesele ise, doğal uranyumda (U-238) sadece %0.7 oranında bulunan U-235 atomunun elde edilmesi, yani yakıt zenginleştirme prosesidir; daha doğrusu, bu teknolojiye sahip olmak ve geliştirmek meselesidir.

Yine de, rezerv konusunda aşırı iyimserliğe kapılmamak gerekir. Bugün, Namibya’nın da dünyanın zengin uranyum yataklarından birine sahip olduğu bilinmektedir, fakat bu ülkenin ekonomik durumu ortadadır. Nükleer teknolojinin alt yapısını hazırlayacak herhangi bir nükleer deneyimden yoksun olan, ayrıca bu teknolojiyi besleyerek, geliştirecek boyutta bir ulusal bilim ve teknoloji geleneğine sahip olmayan ülkelerde; özellikle sanayileşme süreci söz konusu edildiğinde, sadece uranyum ve toryum değil, dünya yüzeyindeki tüm enerji kaynak varlığının pratikte hiç bir anlamı ve değeri yoktur!

Değerli enerjivadisi.com okuyucuları, bu yeni site için kaleme aldığım ilk yazımı, nükleer enerjiye ayırmak istedim. Yanlış anlaşılmasın, iptal yönünde hızla ilerleyen son ihalenin değerlendirilmesi hem uzmanlık alanımızın hem de bu makalenin kapsama alanı dışında kalıyor. 1960’ların ortalarından bu yana nükleerin makus talihi ne yazık ki bir türlü değişemiyor. Bu yazıda, Türkiye’nin en büyük yeraltı zenginliklerinden biri olan toryum ve toryum yakan nükleer santraller ve Türkiye’nin iktisadi geleceği ile ilgili düşüncelerimi paylaşacağım sizlerle. Amacımız, deyim yerindeyse “yumurta atılan ilk adam olmak”, konuyu tartışmaya açmak ve toryum konusunda çalışmalar yapan değerli bilim adamlarımızın seslerini yükseltmeleri için biraz cesaretlendirmek.

Dr.Cenk Pala

www.enerjiviadisi.com