Rüzgâr ve güneşten elektrik enerjisi üretimindeki bugün ve ileride beklenen büyük artışa rağmen, nüfusun aşırı artması, daha konforlu yaşam ve savurganlık sonucu, hem insanların hem de insanlara her şeyi yetiştirmekte olan endüstrinin/fabrikaların tüketeceği elektrik enerjisine, Yenilenebilir Enerjilerin (YE) yetmediği, yetmeyeceği, kömür ve nükleerin azalmadan hatta artarak süreceği, ilgili bilimsel araştırma raporlarında açıklanıyor /1,2/.

2050 yılında rüzgâr, güneş ve su (barajlar) kaynaklarıyla birlikte yenilenebilir enerjilerin dünya toplam elektrik enerjisi üretimine katkısı en çok %30 kadar olabilecek. Arta kalanının büyük bölümü (%65) ancak kömür, doğal gaz ve nükleer enerjilerden karşılanabilecek. Bunların ayrıntılı çizelge ve grafikleriyle açıklamaları bu yazımızda bulunuyor.

Dünya nüfusu bugün 7,6 milyar ve her geçen gün artarak 2050’li yıllarda 10 milyarı aşacağı kestiriliyor. Dünyaya gelen her kişinin beslenmesi, giyimi, barınması gibi daha birçok ihtiyacının karşılanması, sağlık, okul, yol gibi alt yapıdan yararlanması gereği de açık. Nüfus gitgide artarken insanlar kuşkusuz daha iyi yaşama çabasında. Evlerimizde birkaç TV’den klima aletlerine kadar elektrikle çalışan çok çeşitli aygıt var. Artan nüfus için yeni evler yapılıyor, kentler yüksek evlerle dolup taşıyor. Bunların malzemelerinin üretiminde elektrik gerektiği gibi kentleri dolduran çok katlı binalara su basmak için de elektrik gerekiyor. Yoksul ülkelerde de fabrikaların daha çok üretim yapmasını, iç ve dış satımın artmasını, daha çok iş ve kazanç sağlanarak insanların gelişmiş ülkelerdeki gibi yaşam düzeylerinin yükseltilmesi gerekiyor. Öte yandan savurganlık da artıyor. Eve giren 3 torba yiyecekten birinin çöpe gittiği açıklanıyor. Tüm bunlar için ise gece gündüz kesintisiz elektrik gerekeceği açık. Elektriğin sağlanmasında dünyanın birçok ülkesinde son 20 yıldır özellikle rüzgâr ve güneşten elektrik üretilmesinde atılım yapıldı, yapılıyor. Bu ileride de sürecek. Ancak artan nüfus, daha olanaklı yaşam ve savurganlık nedenleriyle yenilenebilir enerjilerle üretilecek elektrik yeterli olamayacak. Bunları, ilgili kurumlarının uzmanları teknik raporlarında ayrıntılarıyla açıklıyorlar.

Dünyada bugün üretilen toplam elektrik ne kadar ve hangi kaynaklardan üretiliyor?

Şekil 1’de, 2017’de dünyada üretilen toplam elektrik enerjisinin hangi kaynaklardan ve ne oranlarda sağlandığı görülüyor (2016 IEA, EIA verileri /1,2/). En büyük pay %39 ile kömür ve %23 ile doğal gazdan. Su/barajlar %16 iken, rüzgâr ve güneşin toplam katkısı sadece %5. Nükleer enerjinin payı %11. 2017’de dünya toplam elektrik enerjisi miktarı ise 24.345 TWh (TeraWattSaat/Birimler için bkz.*). Bu miktarın, 2040 yılında %50 artacağı kestiriliyor (24345 x 1,5= 36517 TWh).

Şekil 1: Elektrik üretiminde kaynakların dağılım oranları ve toplam (2017)

Kömürlü santrallerde artış

Dünyada irili ufaklı 5 bin adet kömürlü santral olduğu kestiriliyor.

İşletim süresini doldurmuş ya da başka nedenlerle kapatılan az sayıda kömürlü santrala karşın, bugün dünyada yapım ya da planlama döneminde olan 1600 yeni kömürlü santral bulunuyor /3/. Yeni kömürlü santrallerden 93 adeti ve bugün işletilen 56’sı Türkiye’de. Şekil 2’de, 1600 yeni kömürlü santralin ilgili ülkelere dağılımı (mavi) ve bugün işletilen kömürlü santraller (kırmızı) gösteriliyor.

Öte yandan Almanya‘da, rüzgâr ve güneş enerjilerinden elektrik üretimiyle ilgili büyük atılıma rağmen, ileride nükleer enerjinin tümüyle yokluğundan doğacak elektrik açığı kapatılamayacağı için, kömürlü ve doğal gazlı yeni santralların yapımı da sürüyor. Resmi bir raporda 1 linyitli (1100 MW), 2 taşkömürlü (toplam 2052 MW) ve 19 doğal gazlı (toplam 9500 MW) olmak üzere 2025 yılına kadar ve sonrasında, çeşitli yıllarda, işletmeye açılacak fosil yakıtlı santralların yapılmakta olduğu ya da planlandığı yer alıyor /1/.

Şekil 2: 1600 yeni kömürlü elektrik santralinin ilgili ülkelerdeki sayıları (mavi) ve bugün çalışan kömürlü santral sayıları (kırmızı) gösteriliyor /3/. Dünyada büyük kömürlü santrallerin toplamı 5614 adet olacak (bugün 4000 adet kadar var). Küçük santrallerle birlikte dünyada 5000 adet kömürlü santralin çalıştığı kestirilebilir.

Nükleer reaktörlerde artış

Dünyadaki nükleer santraller eskidikçe ileride sırayla kapatılacaklar. Buna rağmen bunların sayısının ileride azalmayacağını hatta artacağını ilgili bilimsel çalışmalar gösteriyor. Bugün dünyada Nuclear Energy Agency (NEA) ve Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu’nun (IAEA) verilerine göre 30 ülkede bulunan 449 nükleer reaktörden başka, 15 ülkede 56 adetinin yapımı sürüyor, 158 adet planlanıyor ve 351 adet de öneriliyor (Şubat 2018) /4/. Planlanan nükleer reaktörlerin çoğu: Çin’de 41, Rusya’da 26, Hindistan’da 20, ABD’de 16 adet (Şekil 3) /4/. Nükleer enerjiden çıkan ülkeler ise sadece 4 adet: Almanya, İsviçre, Belçika ve İspanya. Avusturya ve İtalya’da ise nükleer santral bulunmuyor, yapılmaması kararı aldılar.

Şekil 3: 15 ülkede yapımı süren 56 nükleer reaktörün ülkelere göre dağılımı  /1/. Çin (sarı), Hindistan ve Rusya en başlarda.

Elektrik üretim ve tüketiminde yenilenebilir enerjilerin payı

Dünyada üretilen toplam elektrik enerjisinin yaklaşık olarak %75’ini endüstri kullanıyor. Arta kalanı ise evlerde, iş yerlerinde ve aydınlanmada kullanılıyor. Endüstride yenilenebilir enerjilerin payı ise çok düşük. Nedeni sürekli ve endüstri için gerekli miktarda yüksek olmaması, ara ara kömürlü santrallerin devreye girmesi zorunluluğu. Kömürlü santrallerin ara ara devreye girmesini, santrallerin standby’da bekletilmesini işleten şirketlerin pek kabul etmemeleri ve bunların da standby’da boş yere enerji sarf etmeleri /6/.

Şekil 4: Yenilenebilir enerjiler endüstride önemli değil /6/.

Çizelge 1: Dünyada yenilenebilir enerjilerin yıllara göre, tüm enerji tüketiminde, sıvı yakıt üretiminde ve elektrik üretiminde payları gösteriliyor. (Bunların içinde sadece rüzgâr ve güneş enerjileri değil su/barajlar ve biyokütle enerji kaynakları da var.)

Gelecekte elektrik üretimi hangi kaynaklardan sağlanacak?

Şekil 5’te 2012’den 2040 yıllarına doğru, kömür (coal) ve nükleerden elektrik üretiminde az miktarda artımın beklenmesine karşın, doğal gaz ve yenilenebilir enerjilerden (renewables) elektrik üretiminin büyük artış göstereceği, ancak YE’lerin %31’i pek geçemeyeceği kestiriliyor /1/.

Şekil 5: Elektrik enerjisi üretiminin kaynaklarında 2012-2040 arası beklenen gelişme (Tera kWh) (Coal: Kömür, Renewables: Yenilenebilir enerjiler, YE).

Hindistan’da bugün elektrik %2 nükleerden, %12 yenilenebilir ve %70 de fosil kaynaklardan üretiliyor. Hindistan dünyada, katı yakıtlı toryumlu reaktörlerin uzun erimli olarak planlandığı ve bunların bütçelerinin bulunduğu ve devletin desteklediği tek ülke. Hindistan 2050 yılına kadar elektrik enerjisinin %30’unu toryumlu nükleer santrallerden karşılamayı planlıyor. 62 planlanan nükleer santralden çoğunun toryumlu reaktörler olması ve 2025 yılında işletmeye açılması bekleniyor.

Hindistan‘da bugün (Ocak 2018) uranyumla çalışan 22 ve yapımı süren 6 nükleer santral var. Çoğu toryumlu reaktörlerden oluşacak 19 santral planlanıyor ve 46 santral de öneriliyor. Ancak son yıllarda Hindistan, hızlı nötronlu-üretken Ergimiş Tuz Reaktörlerinin (ETR) çok daha verimli bir şekilde toryumu kullanacağını anladığından çok kapsamlı bir toryum-ETR programını yürürlüğe sokmuştur. Türkiye de AB araştırma projeleri çerçevesinde toryum ergimiş tuz reaktörlerinin geliştirilmesinde etkin katkıda bulunuyor /5/.

Fransa ve Birleşik Kırallık’ın (Büyük Britanya) ileride benzin ve dizel kullanmamayı kararlaştırıp, bugün 2 milyon kadar olan elektrikli otomobil sayısını 2040’a kadar 280 milyona çıkaracağını açıklaması, Çin ve Hindistan’a yeni bir iş kapısı açacak. Bunu karşılayabilmek için ise Çin ve Hindistan‘ın kendi elektrik üretim sistemlerine 2040 yılına kadar Çin‘in ABD‘nin elektrik enerji üretim sistemi kadar, Hindistan’ın ise AB’ninki kadar ekleme yapmaları gerekiyor. Bu kadar büyük üretim için ise yeterli elektrik enerjisi ancak YE’lerin yanı sıra yine fosil ve nükleer yakıtlarla sağlanabilecek /1/.

Sonuç

Rüzgâr ve güneş enerjilerinin elektrik üretimine katkıları tüm dünyada her yıl gitgide artarak 2040/2050 yıllarında toplam elektrik üretimine %30 kadar olabilecek. Arta kalan %70’lik payın büyük bir bölümü yine kömür, doğal gaz ve nükleer enerjilerden karşılanabilecek. Sürekli artan nüfus için besin, giyim eşyası, bina yapımı, her türlü araç ve gereç gibi sayısız maddenin gereğinden çok daha fazla üretimi, endüstride birincil enerjilerin yanı sıra, aşırı elektrik kullanımını da zorunlu kılıyor. Bu nedenle aşırı elektrik kullanımını bir miktar durdurabilmek, ancak dünya ölçeğinde nüfus planlaması, daha az konforlu yaşam ve daha az savurganlıkla olabilir ama bunlar kişilerin yaşam tarzlarıyla uyuşmuyor. Hükümetler de bu büyük sorunu ele almak, bunlara çözümler getirmek yerine, sorunu daha ilerideki hükümetlere aktarıyor olmalılar. Savurganlığa bir örnek geçenlerde TV’lerde açıklandı: Türkiye’nin son 10 yılda satın aldığı cep telefonlarına giden dövizle, iki adet hava alanı kurulabiliyor!

Yüksel Atakan, Dr., Fizik Y. Müh, Almanya / ybatakan3@gmail.com

(*) Birimler

Elektrik Güç Birimleri (Burada Kurulu Güç için):
1 Watt: Elektrik güç birimi 1 saniyede üretilen ya da tüketilen 1 Joule’lük enerji (= 100 gramlık çikolata paketini 1 m yukarıya kaldırmak için gereken enerji). 1000 W= 1 Kw(kiloWatt); 1000 kW= 1 MW(MegaWatt); 1000 MW= 1 GW(GigaWatt); 1000 GW= 1 TW (TeraWatt)
Elektrik Enerji Birimleri (Burada üretilen ya da tüketilen elektrik enerjisi için):
1 kWh, örneğin 100 Watt’lık bir ampulün 10 saat yanmasıyla tükettiği enerji. Örneğin 1 milyar adet, 100 Watt”lok ampulü 10 saat yakabilmek için 1 milyar kWSaat (kWh)’lık ya da 1 TeraWh’lık enerji gerekecek.

Kaynaklar

/1/ EIA International Energy Outlook 2017 ve http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/nuclear-power-in-the-world-today.aspx

/2/ https://www.iea.org/weo2017/ (Tüm birincil enerjiler için, sadece elektrik üretimi değil)

/3/ https://climatechangedispatch.com/1600-new-coal-power-plants-being-built-around-the-world/

/4/ http://www.world-nuclear.org/information-library/facts-and-figures/world-nuclear-power-reactors-and-uranium-requireme.aspx

/5/ http://www.fmo.org.tr/wp-content/uploads/2018/01/Toryum-NGS-OCAK-2018-Atakan-14-Ocak-2018.pdf

/6/ https://www.herkesebilimteknoloji.com/haberler/surdurulebilirlik/nukleer-enerjiden-cikan-almanyada-ruzgar-gunes-enerjilerinden-elektrik-uretiminde-buyuk-atilim-ulkemizdeki-durumla-karsilastirma

Dünya neden kömür ve nükleeri bırakamıyor? yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Hüzünlü bir şekilde ondan son kez sinyal aldık ve Satürn’ün atmosferinde süzülüp bir yıldız kayması misali, göğünde bir parlaklık meydana getirişini hayal ettik. Hatta Satürn’ün yoğun atmosfer tabakasına saatte 112.000 km gibi yüksek bir hızla daldığından dolayı da tahminimiz atmosferde toz parçası haline geldiğidir. Dile kolay, 1997’de fırlatılan Cassini, 2004’te Satürn’e varmıştı. Projenin en az 30 yıllık mazisi var ve üzerinde büyük küçük birçok farklı görevler yapan 5000 kişinin imzası var. Dolayısıyla özellikle onlar için bu veda daha zor oldu, gözyaşlarını tutamayanlar sinyalin kesilişini gördüklerinde duygusal anlar yaşadı. Cassini, Satürn’den sürekli bilgi alabileceğimiz orada her istediğimizi yapan insanlığın bir üssüydü sanki ve bugün itibariyle bu üs kapandı ve uzun bir süre boyunca da Satürn’den bu kadar hızlı ve yakın bilgi alamayacağız.

Madem bu kadar önemliydi, peki neden parçalamak zorundaydık, Satürn çevresinde bir yörüngeye oturtsak orada dolansa olmuyor muydu diyebilirsiniz.

Cassini neden yok edilmek zorunda?

Cassini’ye vedanın en büyük sebebi yakıtının bitiyor olmasıydı. Cassini, fırlatılışı sırasında 5712 kg idi, bu ağırlığın içine Titan uydusuna iniş yapan Huygens kondusu, yakıt, bilim enstrümanları vs. dahildi ve misyonun bitiminde sadece 2125 kg kalmış oldu. Öte yandan oraya götürdüğü 2978 kg yakıtın 2950 kg’ını kullandı. Bu yakıt, fırlatılışından itibaren geçen 20 yıl boyunca manevralar ya da yörünge düzeltmeleri için kullanılıyordu. Yakıt tankında kalan en son yakıt da, son bir kez daha ateşlendi ve Satürn’e çarpmayı yavaşlatmak için kullanıldı.

Her ne kadar bu son yakıt, Cassini’yi düzenli bir yörüngeye oturtup orada uzun bir süre daha kalmasını sağlamaya yeterli olsa da, bir uzay aracını yörüngede tutabilmek için belli zamanlarda yörünge düzeltmeleri yapmak zorundasınızdır. Ancak yakıt bittiğinden bir daha kontrol etme şansımız kalmıyordu, dolayısıyla yaşam olma ihtimali düşünülen Enceladus ve Titan’a belki bir gün kazayla da olsa çarpma ihtimalini engellemek için yok edilmesi uygun görüldü. Bu süreç aslında NASA’nın ilk uzay çalışmaları başladığı sırada kurduğu Gezegen Koruma Ofisinin aldığı karar neticesinde oldu. Böyle bir karar olmamış olsaydı, Cassini sabit bir yörüngeye oturtulur ve halen çalışan bilim enstrümanları belli bir süre daha veri göndermeye devam ederdi. Belli bir süre daha diyorum, çünkü enstrümanların çalışması için gerekli enerji, radyoizotop termoelektrik jeneratörü (RTG) denen nükleer bir pil ile sağlanıyor. Bu jeneratör, plütonyum-238 kullanarak radyoaktif bozunma yöntemiyle ısının elektriğe dönüştürülmesiyle sağlanıyor. Özellikle dış gezegenlerde, yani Güneş enerjisinin çok daha düşük olduğu uzaklıklarda, RTG uzay aracının günlük aktiviteleri için enerji kaynağı olarak çok iyi bir çözüm olarak kullanılmaya devam ediyor, örneğin Voyager, Mars Curiosity’de de RTG kullanılmıştı. RTG pillerde radyoaktif bozunma devam etse de yıllarca daha elektrik üretecek yakıt vardı. Dolayısıyla bu kadar radyoaktif materyali, üzerinde yaşam olma ihtimali olan bir yere bir gün düşmesini düşünmek bile çok da iyi bir fikir gibi durmuyor. Dolayısıyla Satürn de bugüne kadar hiç bir şekilde bir yaşam barındırma ihtimali de vermediğinden, onun atmosferinde bu şekilde bir parçalanmanın kimseye bir zararı olmayacaktır.

Cassini’nin son 4.5 ayında neler yapacağının planları 2011’den beri yapılıyordu (Cassini Grand Finale). Daha önce halkalara dalma gibi büyük riskli bir manevra yapmadığından, misyon sonunun halkaların detaylı bir şekilde incelenmesi için bir fırsat olduğu kararlaştırıldı. Sonrasında yapılan plan sürecinde, Satürn’ün üst atmosferi ile halkalar arasından Satürn’e 1500-4000 km kadar yaklaşarak her biri 6.5 gün süren 22 kez dalış yapması sağlandı. Bu dalışlar neticesinde halkalarda bulunan maddenin daha önce modellenenden çok daha az yoğun olduğu bulundu. Yani gözle görünen küçük parçacıklar beklerken tam tersine mikron büyüklüğünde yani bir duman kalınlığında parçalara rastlandı. Böylece halkaların toplam kütlesi hesaplanacak ve genç mi yaşlı mı olduğu, yani acaba Satürn ile beraber mi oluştuğu yoksa sonradan mı oluştuğu şeklindeki soruya ışık tutacak.

Öte yandan Cassini, ölüm anında bile bize yepyeni bilgiler gönderdi. Satürn’ün üst atmosferine ilk defa bu kadar yaklaşıldığından dolayı tam o anda iyon ve nötr kütle tayf-çekeri veri almaya devam etti ve Dünya’ya dönük olan anteni, aldığı veriyi anında Dünya’ya postaladı. Kısacası atmosferde süzüldüğü her fazladan saniyede biraz daha atmosfer hakkında bilgi almış olduk. Bu veriler yakın zamanda analiz edilip, yine bir basın bülteniyle haberini alacağımıza inanıyorum.

Evet, bir devrin sonuna geldik. Bir sonraki Satürn misyonu Satürn’e ulaştığında kim bilir ne zaman olacak bilmiyoruz ama olduğunda biz büyük ihtimalle yaşlanmış olacağız. O nedenle seni özleyeceğiz Cassini…

Dr Umut Yıldız (NASA/JPL-Caltech) @umutayildiz 

Not: Bu makaledeki düşünceler tamamen yazarın düşünceleridir ve NASA, Jet İtki Laboratuvarı veya Caltech’i bağlamaz.

Görseller: NASA/JPL-Caltech

Ve Satürn kaşifi Cassini’ye veda ettik… yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

11 Mart 2011 günü Japonya’daki 9 büyüklüğündeki büyük depremle oluşan Tsunami’nin dev dalgalarıyla, elektrik direklerinin yıkılması, hatların kopması sonucu Fukuşima nükleer santralına dışarıdan gelen elektriğin kesildiğini, zemin altındaki ivedi elektrik üreteçlerinin de sular altında kalarak santralın elektriksiz kaldığını biliyoruz. Reakörler, deprem sinyalini alır almaz planlandığı gibi otomatik olarak durdurulmuş, büyük deprem sonucu binalarda herhangi önemli bir hasar olmamıştır. Durdurulan reaktörlerdeki nükleer yakıtın içindeki çok çeşitli radyoaktif maddelerin yayınladığı ve yıllarca yayınlayacağı radyasyonun oluşturduğu aşırı ısı enerjisi, elektriksiz kalan pompaların çalıştırılamaması nedeniyle soğutma suyuna aktarılamamış ve yakıt elemanlarında ergime oluşarak büyük kaza ortaya çıkmıştır.

Ayrıca koruyucu reaktör kabında (containment) hidrojen gazı patlamaları da ortaya çıkmış ve tüm bunlar sonucu oluşan yüksek basınçla duvarlarda oluşan çatlaklardan radyoaktif maddeler havaya ve çevreye ulaşmıştır. Radyoaktif maddeler, hava akımlarıyla çok uzaklara taşınmış, yağışlar ve kuru serpintilerle özellikle yakınlardaki 10-20 km’lik bölgeyi radyoaktif bulaşmayla etkilemiş, yerleşim yerleri boşaltılmış, insanlar yıllarca yerlerinden yurtlarından uzaklarda yaşamak zorunda kalmışlardır.

Fukuşima nükleer santral kazasıyla ilgili ayrıntılar gerek bir çok bilimsel yayında gerekse daha önceki yayınlarımızda bulunuyor /bkz.: 1, 2,3 ve 4/. Kaza sonucu 380.000 kişi evlerinden uzaklaştırılmış, bunlardan 130.000’inin, kazadan önce, nükleer santralın 20 km çevresinde oturduğu yetkililerce açıklanmıştır.

Deprem ve Tsunami sonucu toplam 1 milyon kadar ev oturulamaz duruma gelmiş, 16.000 kişi yaşamını yitirmiştir, 3200 kişi de kayıp. Radyasyonun doğrudan etkisiyle ise kimsenin yaşamını yitirmemiş olmasına karşın, evlerinden uzaklaştırılan insanların bir bölümünün travma ve depresyon geçirdiklerini, bazılarının öldüğünü, intiharların olduğunu medyadan öğeniyoruz. Aşağıdaki resim, 14 Mart 2011 günü Fukuşima’daki 3 nolu reaktör kabındaki (containment) yüksek basınç ve hidrojen gazı patlamalarıyla oluşan çatlaklardan yükselen radyoaktif maddeli havayı ve yan resim Tsunami’nin etkisini gösteriyor.

Santralların geçmişine bakış

General Electric Fukuşima nükleer santralları zaten başlangıçtan beri sorunluydu! Reaktörleri TEPCO şirketi işletiyordu. Reaktörlerin tümü kaynamalı sulu cinsten reaktörlerdi. ilk 4’ü 760 MWe (elektriksel) güçteydi. Son 2 reaktör 1067 ve 1325 MWe gücündeydiler.

Fukuşima’da 6 reaktörün her birinde, reaktörü çevreleyen çelik ‘Koruyucu kabın’ (Containment), büyük bir reaktör kazasında ortaya çıkacak yüksek basınca dayanamayacağını daha santral kurulurken 1970’de ABD Atom Enerjisi Kurumu uzmanları bir teknik raporla açıklamıştı. Bu rapora rağmen, basınç düşürme sistemi yapılmadan reaktörler işletmeye açıldı. Zemin altındaki ivedi elektrik üreteçlerinin de sular altında kalabileceği, uzmanlarca bir çok kez açıklanmiş olmasına rağmen, bunlar, üst katlara, yer sorunu ve ek gider oluşturacağı gerekçeleriyle, taşınmadı. Taşınmış olsalardı, bunlardan sağlanacak elektikle pompalar çalışacak reaktörler susuz kalmayacak ve kaza da olmayacaktı.

Öte yandan, 2002 yılında TEPCO elemanlarının, 16 yıl boyunca teknik raporları değiştirerek sistemlerdeki arıza ve kazaları gizledikleri, düzmece raporlar hazırladıkları ortaya çıkınca santrallar durdurulmuş, ancak 2003 yılında bazı düzeltmelerden sonra tekrar işletilmişti. Kazadan 10 gün önce ise çeşitli aletlerin, pompaların ve dizelli elektrik üreteçlerinin 11 yıldır bakımlarının tam yapılmadığı açıklanmıştı ama dikkate alan olmamıştı.

Kısacası: Kaza geliyorum diyordu.

Aradan geçen 6 yıl sonra bugün Fukuşima’da durum nedir?

Reaktörlerdeki nükleer yakıtın çıkarılması işi 2018 yılına ertelendi. Nükleer yakıtın sızdığı yeni kaçak yerleri ortaya çıkarıldı. Temizleme giderleri gitgide artarak yılda 5-10 milyar dolara yükseldi. Temizlendikten sonra radyoaktivitesi azaltılan 300 ton atık suyun her gün Pasifik Okyanusuna verilmesine devam ediliyor. Reaktör binalarına, aşırı yüksek radyasyon nedeniyle girilemediğinden, temizleme ve çeşitli parçaları, malzemeleri çıkarma çalışmaları ancak dışardan komutla çalıştırılan robotlarla yapılabiliyor.

2012’de reaktör binasında ölçülen saatte 73 Sievert (Sv)’lik radyasyon dozuna karşın 2016 sonunda saatte 630 Sv’lik çok yüksek dozun, reaktöre çok yakın bir noktada (hot spot) ölçülmüş olduğu, ancak reaktör binasının diğer yerlerinde dozun bu kadar yüksek olmadığı açıklanmıştır. 1000 Sv’lik doza dayanabilecek şekilde yapılmış olmalarına rağmen robotlar, saatte 650 Sv (650.000 miliSievert)/3/ kadar aşırı yüksek doza dayanamayıp bozuluyorlar. Bir robot kamerası, yüksek radyasyona 2 saat bile dayanamıyor. Robotların kablo ve bazı elektronik malzemeleri, sanki mikro dalga fırındaki gibi yumuşayıp, eriyor. Karşılaştırmak için: NASA astronotları için yaşam boyu radyasyon doz limiti 1 Sv= 1000 mSv olup, kısa sürede alınan 4-5 Sv’lik radyasyon dozundan ölüm olasılığı %50’dir. Daha yüksek dozlar, çok daha çabuk ölümle sonuçlanıyor. Örneğin, Los Alamos’daki bir plütonyum arıtma tesisinde çalışırken oluşan bir kazada 36 Sievert doz alan Cecil Kelley 1958 yılında 35 saat içinde ölmüştü.

Radyoaktif maddelerden temizleme, yıkama binaları kapsülleme ve reaktörleri soğutma gibi çalışmalar sürüyor. Sıvı ve katı atık depo/tanklarıyla santral alanı (şekildeki gibi) dolmuş durumda. Reaktörlerin çevresindeki alan ancak 30-40 yılda temizlenebileceği ve bununla ilgili işlerin 100 milyar doları geçeceği belirtiliyor. Tepco şirketi santral alanının 2030 yılına kadar temizlenebileceğini planlıyor. Ancak bu arada olabilecek yeni bir deprem ve Tsunami tüm hesapları altüst edebilir uyarıları da yapılıyor.

Resimde görüldüğü gibi santral alanı radyoaktif atık torbalarıyla dolup taşıyor.

Santralın 10-20 km çevresi kazadan hemen sonra boşaltıldığından, Çernobil’deki durumun aksine insanlar gereksiz yere radyasyon dozu almadılar. Çernobil’de ise, kaza gizlendiğinden, ilk 3 günde yüksek iyot 131 dozu nedeniyle, daha sonraki yıllarda, çocuklarda tiroit kanseri ortaya çıktı.

Fukuşima kazasından hemen sonra bölgenin boşaltılması sonucu fazla radyasyon dozu alan  ve radyasyondan ölen olmadı. Ancak evlerinden uzaklaşmak zorunda kalan bazı kişilerde depresyon ve travma nedeniyle ölenlerin 1000’i aştığı, bunların radyasyon travmasıyla öldüğü kanıtlanamasa da, medyada yer alıyor. Yerlerinden yurtlarından uzaklaştırılan halk, radyoaktif bulaşmayı, ‘kendilerini evlerine sokmayan bir düşman’ olarak görüyor diyor bir yazar.

Bu arada bazı yörelerde insanların tekrar evlerine dönmelerine izin veriliyor. Balıkçıların da ilk kez 25 Şubat 2017’de santraldan 7 km uzaklıktaki Ukeda Balıkçı limanındaki eski yerlerinde tekrar balıkçılığa başladığı medyada yer alıyor.

Öte yandan, bazı okulların çatılarındaki malzemede 15.000 Bq/kg düzeyinde fazla miktarda sezyum 137 (Cs 137) radyoaktivitesi ölçüldüğü açıklanıyor. Ülkedeki radyoaktif maddelerden temizleme ölçütü olan radyasyon doz hızı üst sınırı, 1 m yüksekteki ölçümler için, 23 mikroSv/saat olup çocuklarla ilgili yerlerde (okullarda, yuvalarda, oyun yerlerinde) bu üst sınır 50 cm yükseklikteki ölçümler için geçerlidir. Bazı kentlerde çocuklar için koruyucu bir önlem olarak, ölçüm yüksekliği hatta sadece 5 cm olup, 80 mikroSv/saat dolayına ulaşıldığında buraların temizlenmesi ya da malzemenin sıyrılıp alınıp götürülmesi gerekiyor.

Fukuşima’nın 200 km yarıçaplı çevresindeki bilimsel çalışmalarda, araştırmacılar toprak örneklerinin analizlerini yaptıklarında, radyoaktiviteli sezyum taneciklerinin ergimiş Silisyum dioksit (SiO₂) maddesiyle, bir cins kuarz camıyla kaplandığını gördüler. Aynı sonuç Tokyo’daki havalandırma filtrelerinden kazadan hemen sonraki günlerde alınan örneklerde de ortaya çıktı.

Japonya resmi kurumu, aylık raporlarla Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu’nu (IAEA) bilgilendiriyor. Bu raporlarda, yeraltına sızıntılar, yeraltı suyundaki ve Pasifik Okyanusuna verilen sulardaki radyoaktivite ölçüm değerleri yer alıyor. Bu değerlerin izin verilen sınır değerleri aşmadığı açıklanıyor.

Bugüne kadar elde edilen bulgular ve özetle durum:

1. Fukuşima bölgesinde Cs 134 ve Cs 137 en yoğun radyoizotoplar olmuştur.
2. Radyasyon dozunun oluşmasına en büyük katkı vücudun dıştan ışınlanmasından gelmiştir (20 mSv’den az).
3. Vücudun içten ışınlanması, sıkı besin kontrolları nedeniyle önemsiz kaldı (besinlerde yapılmakta olan radyoaktivite ölçümleri ve kontrollar uzun süre devam edecek).
4. Japonya’nın her yerinde Fukuşima kaynaklı radyoizotoplar ölçülmüş ise de Fukuşima bölgesi en çok etkilenen bölge oldu.
5. Uluslararası araştırmalar (WHO, UNSCEAR) ve santral alanının temizlenmesi, reaktörlerin soğutulması, reaktörlerin çevresine set çekilmesi, havalandırma, filtreleme ve yakın çevrede koruyucu önlemler alınması gibi daha bir dizi önlem, onarım, bakım ve arındırma çalışmaları 30-40 yıl sürecektir. Santralların 6’sı da ileride de çalıştırılmayacaktır.

Alınan derslerin ışığında, yüksek güvenlikli yeni bir nükleer santral nasıl olmalı?

Fukuşima kazasından alınan derslerin ışığında yüksek güvenlikli bir nükleer santralın teknik özellikleri şunlar olabilir:

1. Santral depreme daha dayanıklı olarak projelendirilip kurulmalı (örneğin bugüne kadar ölçülen en büyük deprem 7 büyüklüğündeyse, santral 8 büyüklüğüne göre projelendirilmeli).
2. Santrala verilen elektriğin kesilmesi durumunda, ivedi (acil) dizelli elektrik üreteçleri sorunsuz çalışacak şekilde projelendirilmeli ve en uygun yerlerde konuşlandırılmalı, ( zemin altına konulmamalı).
3. Hidrojen gazı patlamalarının oluşmasını önleyecek sistem çalıştırılarak patlamalar ortaya çıkmamalı.
4. Nükleer yakıt maddesinin ergimesi durumunda reaktör kazanı (kabı) dıştan soğutularak çeliğin yapısı (sertliği) bozulmamalı ve böylelikle ergiyen yakıt kazan içinde kalmalı.
5. Çok yüksek sıcaklıkta reaktör kazanının delinmesi durumunda, kazanın altında yakıt tutma çanağı bulunmalı.
6. Santralda ivedi komuta merkezi ve simülatör bulunmalı personel önceden büyük bir kaza için eğitilmeli, ilgili tüm hazırlıklar ve kaza alıştırmaları yılda en az 2 kez yapılmalı.

Japonya’da elektrik üretiminde nükleer enerjinin payı

Japon hükümeti, ülkedeki toplam 54 nükleer reaktörden, o gün çalışan, 43 reaktörü 11 Mart 2011 kazasından sonra durdurdu. Bugün Japonya’da sadece 3 reaktör çalışıyor. Japon hükümeti, tekrar işletmeye açılan bu reakörlere ‘dünyanın en sıkı güvenlik önlemlerinin uygulandığını açıkladı. 22 reaktörün işletilmesi için yetkili kurumlara başvurulmuş olup bunlar için ilgili denetim ve yargı yolları aşılmaya çalışılıyor. Nükleer santralların durdurulmasıyla ortaya çıkan elektrik açığı ise, doğal enerji kaynakları olmayan Japonya’da, petrol ve doğal gazın dışardan satın alınmasıyla ‘termik elektrik santralları’ yoluyla karşılanıyor. Fukuşima kazasından önce, Japonya’nın elektrik üretiminin %30’unu karşılayan nükleer enerjinin 2030 yılında %20’ye indirilmesini Japon hükümeti amaçlıyor.

2016 başında, protestolara rağmen, tekrar işletmeye açılan Kansai Electric Power Şirketinin Japonya Oi’bölgesindeki nükleer santralı (Kepco/Archivi)

Nükleer santralların tekrar işletmeye açılmaması için Japonya’dakä nükleer karşıtlar halktan destek buluyorlar. Japonya’da bugün yeni bir nükleer santralın yapımı ise sürüyor. Ancak artırılmış güvenlik önlemlerinin yerine getirilebilmesi için yapımı gecikiyor.

Sonuç

Büyük deprem ve Tsunami sonucu oluşan Fukuşima nükleer santral kazasında, reaktör ve yardımcı binalar hasar görmemiş, reaktörler deprem sinyalini alır almaz otomatik olarak durdurulmuş ancak santralda elektrik olmadığından reaktörler su basılarak soğutulamadığından büyük kaza ortaya çıkmıştır.

Doğrudan radyasyon ışınlamasıyla kimse ölmemiş olmasına rağmen, bu kaza iki büyük karayıkımla (felaketle) sonuçlanmıştır:

1. Fukuşima nükleer santrallarının bulunduğu alandaki binaların ve bunların içindeki reaktörlerle, yakıt elemanlarıyla, pompalarıyla, su tanklarıyla, boru hatlarıyla ve her türlü yardımcı sistemleriyle birlikte temizlenmesi, büyük iş gücü ve 100 milyar usd’yi geçebilecek parayla ancak 30-40 yılda yapılabilecektir.
2. Santral bölgesinden 20-30 km uzaklıktaki bölge içinde bir çok yerleşim yeri, toprak ve binalar özellikle Cs137 radyoaktif maddesiyle bulaşmış, buralarda yaşayan halkın büyük bir bölümü yerlerinden, yurtlarından uzaklaştırılarak travmaya girmiş, hastalanmalar, ölümler, hatta intiharlar olmuştur. İnsanların tekrar evlerine dönmeleri, ancak oturdukları yerlerin radyoaktif maddelerden temizlenmesi ve kontrolların yapıldıktan sonra sağlanabildiğinden, eve dönüşler çok yavaş ilerlemektedir.

Kaza her ne kadar deprem ve Tsunami sonucu ortaya çıkmış ise de, eğer santral 1970’de yapılırken ABD Atom Enerjisi uzmanlarının (– General Electric şirketinin yaptığı bu cins bir reaktör koruyucu kabı ‘containment’ büyük bir kazada ortaya çıkacak basınca dayanamaz ve çevreye radyoaktif maddeler yayılır şeklinde özetlenecek) olumsuz raporları ve yukarıda belirttiğimiz önerilen güvenlik önlemleri kazadan çok önce göz önüne alınsaydı (örneğin ivedi elektrik üreteçleri zemin altından, üst katlara çıkarılsaydı) Tsunami’ye rağmen bu kaza olmayacaktı. Bu nedenle kaza doğadan ve reaktör tekniğinin bozukluğundan değil, insan hatasından ya da gereken güvenlik önlemlerinin dikkate alınmamasından kaynaklanmıştır. Sonuç olarak bu kaza, tüm nükleer santrallar için ders alınacak bir örnek olmuştur. Yeni nükleer santrallar bu kazadan alınan derslere göre planlanmaktadır. Örneğin, Japonya’daki tüm nükleer santrallarda ivedi elektrik üreteçleri 2011’den sonra üst katlara çıkarılmıştır.

Yüksel Atakan, Dr., Radyasyon Fizikçisi, Almanya, ybatakan@gmail.com

Birimler: 

Becquerel: Radyoaktivite birimi: 1 Bq: Saniyede 1 atom çekirdeği bozunumu olup çok küçüktür.
Sievert(Sv): Radyasyon doz birimi olup 1 Sv= 1Joule/kg (Gama ve Beta ışınları için Gray birimiyle aynıdır).
Aslında 1 Sievert’lik doz, günlük yaşamda çok küçük bir doz olmakla birlikte, hücrelere enerji aktarımında ise çok büyük etkisi olduğundan bunun binde biri olan miliSv (mSv) kullanılıyor. Örneğin 1 yılda vücudumuzun aldığı doğal radyasyon dozu ortalama olarak kişi başına 2,4 mSv’dir.

Kaynaklar:

1. Ülkemizde kurulacak nükleer santrallarla ilgili radyasyon güvenliği (FMO Teknik Raporu, Y.Atakan, 50 sayfa, www.fmo.org.tr)
2. Fukuşima kazasının 4.yılında durum (Bilim ve Gelecek dergisi Nisan 2015)
3. Radyasyon ve Sağlığımız kitabı: https://www.nobelkitap.com/kitap_113005_radyasyon-vesagligimiz.html (Nobel yayınları 2014, Y.Atakan)
4. http://www.herkesebilimteknoloji.com/haberler/surdurulebilirlik/fukusima-kazasindan-5-yil-sonra-bugun-neler-biliyoruz.

Kazadan 6 yıl sonra Fukuşima’da durum ve alınacak dersler yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Kazadan önceki 54 reaktör ülkenin %30 elektrik gereksinimini karşılıyordu. İşletmeden çıkarılanlar sonucu ileride 43 reaktörün Japonya’da çalışması bekleniyor. Bunların tekrar işletmeye açılmaması için Japonya’da nükleer karşıtları destek buluyorlar. Japonya’da bugün yeni bir nükleer santralın yapımı ise sürüyor. Ancak artırılmış güvenlik önlemlerinin yerine getirilebilmesi için yapımı gecikiyor.

11 Mart 2011 üçlü felaketi

1. Büyük deprem (9 büyüklüğünde ilk kez); 2. Tsunami ve 3. Fukuşima Nükleer Santral Kazası.. Deprem anında çalışan 1,2 ve 3 nolu reaktörler otomatikman durduruldu. Ancak nükleer yakıt elemanlarındaki bölünme ürünleri (radyoaktif maddeler) saldıkları ışınlarla ortamı ısıtmaya devam ettiklerinden, daha yıllarca soğutulmaları gerekiyordu. Ancak santralda elektrikler kesilmişti (YGH’ı kopmuş, dizelli ivedi elektrik üreteçlerini tsunami suları basıp işlemez duruma getirmişti).

Kaza sonucu 380.000 kişi evlerinden uzaklaştırıldı. Bunlardan 130.000’i Nükleer santralın 20 km çevresinde oturuyordu. Toplam 1 milyon kadar ev oturulamaz duruma geldi. Deprem ve Tsunami sonucu 16.000 kişi yaşamını yitirdi, 3200 kişi de kayıp.

Santralların geçmişine bakış

General Electric Fukuşima nükleer santralları zaten başlangıçtan beri sorunluydu! Reaktörleri TEPCO şirketi işletiyordu. Reaktörlerin tümü kaynamalı sulu cinsten reaktörlerdi. ilk 4’ü 760 MWe (elektriksel) güçteydi. Son 2 reaktör 1067 ve 1325 MWe gücündeydiler.

Fukuşima reaktörlerinin, reaktör binalarını çevreleyen ‘Koruyucu Kabının’ (Containment), büyük bir reaktör kazasında ortaya çıkacak yüksek basınca dayanamayacağını daha 1970’de ABD Atom Enerjisi Kurumu uzmanları bir teknik raporla açıklamıştı. Buna rağmen, basınç düşürme sistemi yapılmadan reaktörler işletmeye açıldı. Kiler katındaki ivedi elektrik üreteçlerinin de sular altında kalabileceği, uzmanlarca bir çok kez açıklanmasına rağmen bunlar üst katlara hem yer sorunu olduğundan hem de ek gider oluşturacağından taşınmadı.

2002 yılında TEPCO elemanları 16 yıl boyunca teknik raporları değiştirerek sistemlerdeki arıza ve kazaları gizledikleri, düzmece raporlar hazırladıkları ortaya çıkınca santrallar durduruldu ancak 2003 yılında bazı düzeltmelerden sonra tekrar işletildi. Kazadan 10 gün önce ise çeşitli aletlerin, pompaların ve dizelli elektrik üreteçlerinin 11 yıldır bakımlarının tam yapılmadığı açıklanmıştı ama aldıran olmadı. Kısacası: Kaza geliyorum diyordu.

Fukuşima’da bugün durum?

Radyoaktif maddelerden temizleme, yıkama binaları kapsülleme ve reaktörleri soğutma gibi çalışmalar sürüyor. Sıvı ve katı atık depo/tanklarıyla santral alanı (şekildeki gibi) dolmuş durumda. Reaktörlerin çevresindeki alan ancak 30-40 yılda temizlenebilecek ve bunun maliyeti 100 milyar doları geçeceği belirtiliyor.

Santralın10-20 km çevresi kazadan hemen sonra boşaltıldığından, Çernobil’deki durumun aksine insanlar gereksiz yere radyasyon dozu almadılar. Çernobil’de ise, kaza gizlendiğinden, ilk 3 günde yüksek iyot 131 dozu nedeniyle, daha sonraki yıllarda, çocuklarda tiroit kanseri ortaya çıktı.

Fukuşima kazasından hemen sonra bölgenin boşaltılması sonucu fazla radyasyon dozu alan  ve radyasyondan ölen olmadı. Ancak evlerinden uzaklaşmak zorunda kalan bazı kişilerde depresyon ve travma nedeniyle ölenlerin 1000’i aştığı, kanıtlanamasa da, medyada yer alıyor.

Elde edilen bulgular ve özetle durum:

1. Fukuşima bölgesinde Cs 134 ve Cs 137 en yoğun radyoizotoplar olmuştur.
2. Radyasyon dozunun oluşmasına en büyük katkı vücudun dıştan ışınlanmasından gelmiştir (20 mSv’den az).
3. Vücudun içten ışınlanması, sıkı besin kontrolları nedeniyle önemsiz kaldı (besinlerde yapılmakta olan radyoaktivite ölçümleri ve kontrollar uzun süre devam edecek).
4. Japonya’nın her yerinde Fukuşima kaynaklı radyoizotoplar ölçülmüş ise de Fukuşima bölgesi en çok etkilenen bölge oldu.
5. Uluslararası araştırmalar (WHO, UNSCEAR) ve santral alanının temizlenmesi, reaktörlerin soğutulması, reaktörlerin çevresine set çekilmesi, havalandırma, filtreleme ve yakın çevrede koruyucu önlemler alınması gibi daha bir dizi önlem, onarım, bakım ve arındırma çalışmaları 30-40 yıl sürecektir. Santralların 6’sı da ileride de çalıştırılmayacaktır.

Alınan dersler

Yeni bir nükleer santral projesinde Fukuşima kazasından alınacak önemli derslerin başlıcaları ve yüksek güvenlikli bir nükleer santralın teknik özellikleri şöyle ortaya çıktı.

1. Santral depreme daha dayanıklı olarak projelendirilip kurulmalı.
2. Santrala verilen elektriğin kesilmesinde, ivedi (acil) dizel jeneratörleri sorunsuz çalışacak şekilde projelendirilmeli ve en uygun yerlerde konuşlandırılmalı.
3. Hidrojen gazı patlamalarının oluşmasını önleyecek sistem çalıştırılarak patlamalar ortaya çıkmamalı.
4. Nükleer yakıt maddesinin ergimesi durumunda reaktör kazanı dıştan soğutularak çeliğin yapısı (sertliği) bozulmadan ergiyen yakıt kazan içinde kalmalı.
5. Çok yüksek sıcaklıkta reaktör kazanının delinmesi durumunda, kazanın altında yakıt tutma çanağı bulunmalı.
6. Santralda ivedi komuta merkezi ve simülatör bulunmalı personel önceden hazırlanmalı.

Yüksel Atakan, Dr., Radyasyon Fizikçisi, Almanya, ybatakan@gmail.com

Kaynaklar:

1. Ülkemizde kurulacak nükleer santrallarla ilgili radyasyon güvenliği (FMO Teknik Raporu, Y.Atakan, 50 sayfa, www.fmo.org.tr)
2. Fukuşima kazasının 4.yılında durum (Bilim ve Gelecek dergisi Nisan 2015)
3. Radyasyon ve Sağlığımız kitabı: https://www.nobelkitap.com/kitap_113005_radyasyon-vesagligimiz.html (Nobel yayınları 2014, Y.Atakan)

Fukuşima kazasından 5 yıl sonra bugün neler biliyoruz? yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.