Derinlemesine: Çin dünyanın ilk toryum erimiş tuz nükleer santralini kuruyor

İlk erimiş tuz reaktörlü kuruluyor

Erimiş tuz reaktörleri soğutma için suya ihtiyaç duymuyor çünkü ısıyı transfer etmek ve elektrik üretmek için sıvı tuz ve karbondioksit bir arada kullanılıyor. Birincil yakıt olarak ise Çin, toryumu kullanmak istiyor. Zira bilindiği üzer toryum, uranyumdan çok daha bol miktarda bulunuyor. Bu tip reaktörler Çin için oldukça ideal olabilir zira ülkenin toryum rezervi, aktarılanlara göre Çin’in 20.000 yıl boyunca enerji ihtiyacını karşılayacak kadar bol.

Çin, dünyanın ilk erimiş tuz reaktörlü nükleer santralini 2029 yılında yani sadece 4 yılda tamamlayıp faaliyete geçirmeyi hedefliyor. Santral çok büyük bir yapıda olmayacak. Zaten planlara göre tesis 60 MW gücünde ısı üretecek. Termal enerjinin bir kısmı 10MW'lık bir elektrik güç ünitesini çalıştıracak. Geride kalan kısım ise hidrojen üretiminde kullanılacak. Reaktör, son dönemlerde adını sıkça duyduğumuz küçük modüler reaktör (SMR) yaklaşımını temel alıyor.

Ayrıca Bkz.Dünyanın erimeye dayanıklı ilk nükleer reaktörü geliştirildi

Bu da reaktörün inşasını ve kurulumunu basitleştiriyor. Çin’in enerjideki atılımı elbette geçmiş yıllara dayanıyor, bu bir süreç. Örneğin dünyanın tek toryum reaktörü de Çin’de bulunuyor. 2 MW termal güç üreten tesis yine Gobi Çölü'nde bulunuyor fakat enerji üretmiyor. Bu tesiste Çin, yüksek sıcaklıklara, radyasyona ve kimyasal korozyona dayanabilen bazı süper alaşımlar kullanmıştı. Yani bir nevi teknoloji demosuydu.

Çin bu reaktörü araştırma amaçlı kullanacak. Ancak toryum santraliyle aynı zamanda bir rüzgar enerjisi üssü, bir güneş enerjisi santrali, bir erimiş tuz bazlı enerji depolama santrali, bir termik santral ve bir kimyasal üretim üssü de bölgede inşa edilecek. Burada üretilecek bilgiler ile 2030 yılından itibaren Çin, 100 MW veya daha fazla elektrik üretim kapasitesine sahip ticari modüler toryum bazlı reaktörler inşa etmeye başlayacak.

Erimiş tuz reaktörleri hakkında

Erimiş tuz reaktörleri (molten-salt reactor - MSR), nükleer enerji üretiminde devrim niteliğinde bir teknolojiyi temsil ediyor ve fisyon reaksiyonuna dayanıyor. Bu reaktörler, geleneksel nükleer reaktörlerden farklı olarak, yakıtı erimiş haldeki tuz karışımları içinde çözülmüş olarak kullanıyor. Bu yenilikçi yaklaşım, güvenlik, verimlilik ve atık yönetimi konularında önemli avantajlar sunuyor.

MSR'ler su soğutmalı reaktörlerde mevcut olan nükleer erime senaryosunu ortadan kaldırıyor veya oldukça minimize ediyor çünkü, yakıt karışımı erimiş halde tutuluyor. Erimiş tuzların yüksek kaynama noktaları, reaktörün düşük basınçta çalışmasına olanak tanıyor. Bu durum, basınçlı yapıların kullanılmasını gereksiz kılıyor ve patlama riskini büyük ölçüde azaltıyor. Ayrıca, acil bir durumda erimiş tuzların soğuyarak katılaşması, radyoaktif malzemelerin sızmasını önlüyor ve çekirdek erimesi riskini minimize ediyor. Ayrıca hidrojen evrimi de bu reaktörlerde gelişmiyor. Haliyle hidrojen patlaması (Fukushima nükleer felaketinde olduğu gibi) riski de ortadan kalkıyor. Şu anda soğutma için su kullanan uranyum yakıtlı reaktörlerin çoğunda pompaların arızalanması halinde patlama riski masada bulunuyor. Ancak toryum reaktöründe, erimiş tuz reaktörün altındaki bir kaba düşerek tehdit oluşumunun önüne geçebiliyor.

Atık yönetimi tarafında da bu reaktörlerin avantajları bulunuyor. Bu reaktörler, daha az miktarda ve daha az tehlikeli atık üretiyor. Toryum kullanımı, özellikle bu avantajı daha da pekiştiriyor. Toryum yakıt döngüsü, uranyum yakıt döngüsüne göre çok daha az miktarda transuranik element üretiyor, bu da atıkların radyoaktivitesini ve yönetim zorluğunu azaltıyor.

Ancak nükleer fisyonda her zaman bir alıp verme durumu söz konusudur ve bu nedenle MSR'lerde de bazı zorluklar ve dezavantajlar bulunuyor. Erimiş tuzlar, yüksek sıcaklıkta agresif kimyasal özelliklere sahip olabiliyor ve bu, reaktör malzemelerinin dayanıklılığını zorlayabilir. Bu nedenle, reaktör bileşenlerinin dayanıklı ve uzun ömürlü olmasını sağlamak için malzeme biliminde ileri düzeyde araştırmalar gerektiriyor. Çin’in deneysel toryum reaktör tesisi bu anlamda önemli bilgi kazanımı sağlamıştır.

Öte yandan erimiş tuz reaktörleri yeni bir olgu değil ve hatta 1950’lere kadar uzanıyor. 20. yüzyılın ortalarında ABD, iki araştırma MSR’sini faaliyete almıştı. Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda (ORNL) yapılan deneysel çalışmalar, bu teknolojinin temellerini atmıştı. O dönemde, erimiş tuz reaktörleri, yüksek verimlilikleri ve güvenlik özellikleri nedeniyle büyük ilgi görmüş ancak öncelikle diğer tasarımlara verildiği için buradaki çalışmalar yavaşladı.

Son yıllarda, Çin, ABD, Avrupa ve diğer bazı bölgelerde bu teknolojiye yönelik ilgi yeniden artıyor ve çeşitli pilot projeler yeniden başlıyor. Çin burada ilk adımı atmış olsa da 2030’lara kadar bu alanda farklı firmalardan girişimler göreceğiz. Örneğin Bill Gates tarafından kurulan TerraPower, toryum yakıtlı reaktör projesi için Oak Ridge Laboratuarı ile Natrium projesinde işbirliği halinde. Ancak çoğu ülke korozyon gibi zorlukları aşmak zorunda. Çin burada bir avantaja sahip, pilot projesi sayesinde.