Nükleer Enerji

Nükleer Reaktörler Nasıl Çalışır? Nükleer Reaktör Tipleri

0
Nükleer Reaktör

Nükleer reaktör bir nükleer enerji santralinin kalbidir. Reaktör, içerisinde fisyon ile gerçekleşen ve büyük miktarda ısı üreten zincirleme reaksiyonu kontrol eder. Açığa çıkan ısı enerjisi ile de kızgın buhar oluşturulup elektrik üretilir.

Dünya genelinde bulunan 450 ticari nükleer reaktör karbonsuz elektrik üretimi yapan en büyük enerji kaynağıdır.

Nükleer Fisyon ve Isı Üretimi

Nükleer Fisyon Nedir?

Fisyon, ağır atom çekirdeğinin nötron bombardımanı ile parçalanmasına fisyon denir. Bu parçalanma zincirleme bir reaksiyondur yani reaksiyon bir kere başladığı zaman diğer atomlarda otomatik olarak parçalanır. Çekirdek parçalanması sırasında da açığa çıkan yüksek miktardaki enerji de ısı olarak kullanılmaktadır. Daha ayrıntılı bilgiye “Nükleer Enerji Nedir?” adlı yazımızdan erişebilirsiniz.

Nükleer Fisyon Tepkimesi
Nükleer Fisyon Tepkimesi

Nükleer Reaktör ile Isı Üretimi

Nükleer reaktör, atomun enerjisini açığa çıkaran nükleer fisyona ev sahipliği yaparak bu reaksiyonu kontrol eder. Nükleer reaktör, uranyumu nükleer yakıt olarak kullanır. Uranyum, küçük seramik paletler şeklinde işlenir ve yakıt çubuğu olarak adlandırılan metal tüplerin içerisine yerleştirilir. Tipik olarak bu çubuklardan 200 adetten fazlası, yakıt sistemi oluşturmak için bir araya getirilir. Bir nükleer reaktör çekirdeği, güç düzeyine göre birkaç yüz yakıt sisteminden meydana gelebilir.

İlgini Çekebilir  Nükleer Enerji Santralleri Nasıl Çalışır ?

Reaktör kanalı içerisinde, yakıt çubukları bir soğutucu ve yavaşlatıcı görevi gören su içerisinde batırılır. Bu soğutucu zincirleme reaksiyonun devamı için fisyon ile üretilen nötronları yavaşlatır.

Kontrol çubukları reaktör çekirdeğine, reaksiyon oranını arttırmak için çekirdekten çekilir veya azaltmak için çekirdeğe doğru indirilir. Kontrol çubuklarının bu hareketi nükleer reaksiyonu dengede tutup gücün ayarlanması için önemlidir. Çekirdekteki nükleer reaksiyonun tamamen durdurulması isteniyorsa, kontrol çubuklarının hepsi çekirdeğe indirilir ve reaksiyon durdurulur. Tam güçte bir enerji üretimi isteniyorsa da kontrol çubuklarının hepsi çekirdekten çekilir.

Fisyon ile üretilen ısı, suyu buhar fazına dönüştürür ve bu buhar da türbin-jeneratör sisteminde elektrik üretir.

Nükleer Reaktör Tipleri

Hafif su reaktörlerinde, normal su hem yavaşlatıcı, hem de soğutucu olarak kullanılır.

En yaygın kullanılan nükleer reaktör tiplerine ise Basınçlı Su Reaktörü (PWR) ve Kaynar su reaktörü (BWR) örnek verilebilir.

Basınçlı Su Reaktörü (PWR)

Dünya genelindeki nükleer enerji santrallerinin yaklaşık yarısı basınçlı su reaktörü PWR’ı kullanıyor. PWR, İngilizce ismi olan “Pressurized Water Reactor” kelimelerinin baş harflerinden oluşmaktadır. Bu reaktörler de su basınçlandırılarak çekirdeğe pompalanır ve burada fizyon ile ısınır. Basınçlı su reaktörü 3 farklı soğutucu su döngüsü içerir.

Basınçlı Su Reaktörü Şeması
Basınçlı Su Reaktörü Şeması

Hafif su ilk olarak reaktör çekirdeğinde, yakıtlardan ısıyı çekerek basınçlandırma ünitesi ile basıncı arttırılır bu birinci döngüdür. İkinci döngü ise yüksek enerjili akışkan buhar üreteci görevi yapan bir ısı değiştiricisi ile suyu buhara dönüştürür. Bu buharla da türbin-jeneratör sistemiyle elektrik üretilir. Üçüncü ve son döngüde ise türbine enerjisini aktaran akışkan buhar-su karışımı haline gelir. Bu karışımda soğutma kuleleri veya başka bir yoğuşturucu ile soğutularak tamamen sıvı fazına getirilerek çevrime tekrar kazandırılır.

İlgini Çekebilir  Çinin Tokamak Reaktörü Füzyon Enerjisine Öncülük Ediyor

Kaynar Su Reaktörleri (BWR)

Kaynar su reaktörleri, basınçlı su reaktörlerinden sonra en çok kullanılan reaktör tipidir. Kaynar su reaktörleri İngilizce “Boiling Water Reactor” baş harfleri olan BWR olarak kısaltılmıştır.

Kaynar Su Reaktörü Şeması
Kaynar Su Reaktörü Şeması

Kaynar su nükleer reaktörü, PWR reaktörlere göre suyu daha düşük basınçta tutar ve iki farklı soğutma suyu döngüsü içerir. Birinci döngüde Su doğrudan reaktör çekirdeğine pompalanır ve fizyon ile açığa çıkan ısı ile burada buharlaşarak türbin-jeneratör sistemiyle elektrik üretilir. İkinci döngü de ise türbine enerjisini aktararak soğuyan buhar-su karışımı, deniz veya nehirden alınan su ile soğutma kuleleri veya bir kondenserle soğutularak tamamen sıvı fazına getirilir.

Diğer Nükleer Reaktör Tipleri

PWR ve BWR reaktörlerinin yanında birçok farklı reaktör tipi de kullanılmaktadır. Bunlar;

  • Basınçlı Ağır Su Reaktörleri (PHWR)
  • Rus Basınçlı Su Reaktörleri (VVER)
  • Rus Kaynar Su Reaktörleri (RBMK)
  • Gaz Soğutmalı Reaktörler (GCR)
  • Hızlı Üretken Reaktörler (FBR)
  • İleri Tasarım Reaktörler

Kaynak: Energy.Gov

Nükleer reaktör tipleri ayrı ayrı detaylı olarak farklı yazılarda tekrar ele alınacaktır. Sizinde nükleer reaktörler ile ilgili sorularınız veya eklemek istediğiniz şeyler varsa yorum olarak belirtmeyi unutmayınız.

İlgini Çekebilir  Nükleer Enerji Nedir? Nasıl Oluşur?
Emre LEBLEBİCİOĞLU
Emre LEBLEBİCİOĞLU, 1993 yılının Ekim ayında Adana'nın Seyhan ilçesinde doğdu. İlk,orta ve lise öğrenimini burada tamamladı. 2011 yılında Karabük Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği bölümünü kazandı. 2012 yılında ise yine aynı üniversite de Mekatronik Mühendisliğinde çift anadala başladı. 2014 yılının ilk döneminde erasmus programı kapsamında Bükreş Politeknik Üniversitesi'nde eğitim aldı. 2015 yılında haziran ayında Enerji Sistemleri Mühendisliğinden, ağustos ayı sonunda ise Mekatronik Mühendisliğinden mezun oldu. Mezuniyetten sonra ise yaklaşık 2 yıl solar enerji sektöründe faaliyet gösterdi. Askerlik vazifesini de yedek subay olarak tamamladı. Şuan da ise Marmara Üniversitesi İngilizce Makine Mühendisliği bölümünde tezli yüksek lisans yapmaktadır.

Maden Mühendisliği Nedir? Maden Mühendisi Ne Yapar?

Önceki Yazı

İmalat Mühendisliği Nedir? İmalat Mühendisi Ne Yapar?

Sonraki Yazı

Bunları da beğenebilirsiniz

Yorum

Cevap Yaz

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir