Basınçlı Su Reaktörü Çalışma Prensibi

Merhaba arkadaşlar bugün sizlere basınçlı su reaktörü, basınçlı su reaktörü çalışma prensibini, güvenlik ve atık tanzimini anlatacağım.

Bir reaktör için, nötron kayıpları minumuma indiril­dikten sonra kritik düzeye (K= 1) ulaşmak mümkündür. Bununla birlikte, bi­re yakın K değerini muhafaza etmek için bir kontrol metodu gereklidir. K de­ğeri bu değerin üstüne çıkarsa kaçak reaksiyonda oluşan ısı, reaktörü eritecek­tir.

Basınçlı Su Reaktörü

Nükleer reaktör korunun temel dizaynı içine, kontrol çubukları yerleşti­rilir, Şekil 1 de görülmektedir; Uranyum içeren yakıt elemanları, ²³⁵U ce zenginleştirilmiştir. Güç seviyesini kontrol etmek için reaktör korunun içine kontrol çubukları yerleştirilir. Bu çubuklar, nötron soğurmada çok etkin olan kadmiyum gibi bir malzemeden yapılmıştır. Reaktör çekirdeğindeki (core) bu kontrol çubuklarının sayısını ve pozisyonunu ayarlıyarak, K değeri değiştirile­bilir ve reaktörün tasarım sürecinde güç düzeyi ayarlanabilir.

Fisyonda ortaya çıkan kinetik enerjiyi elektrik enerjisine çevirmek için birkaç değişik reaktör sistemi vardır. Amerika Birleşik Devletlerinde en yaygın kullanılan basınçlı su reaktörüdür (Şekil 2). Bu tip bir reaktörü inceleyece­ğiz çünkü esas yapısı, tüm reaktör dizaynlarında yaygın olarak kullanılır. Re­aktör çekirdeğindeki fisyon olayları birinci çevrimde suyun ısısını arttırır ve bu olay suyun kaynamasını önlemek için yüksek basınç altında tutulur. (Bu su, moderatör (yavaşlatıcı) olarak da iş görür.) Sıcak su bir ısı santralıyla pompalanır ve ısı, ikinci (sekonder) çevrimdeki suya transfer edilir. İkinci çevrimde­ki sıcak su elektrik üretmek için bir türbin jeneratör sistemini harekete geçi­ren buhara dönüştürülür, ikinci çevrimdeki su ve buharın birinci çevrimdeki su ile karışmaması gerekir. Çünkü birinci çevrimdeki suya Reaktör çekirdeğinden radyoaktif elementler karışmış olabilir.

Güvenlik ve Atık Tanzimi

1979 Pennsylvania Three Mile Adası (3 Mil Adası) nükleer reaktöründeki felaket ve 1986 Ukrayna Chernobyl reaktör kazası, haklı olarak dikkatleri reak­tör güvenliği üzerinde toplamıştır. 3 mil adasındaki kaza, kontrol odasındaki araç-gereçlerin ve acil durum müdahale eğitiminin yetersizliğinden kaynaklanmıştı. Bu olay nedeniyle, yakıtın üçte birinden fazlası erimesine rağmen, herhangi bir yaralanma veya halk sağlığına bir etki olmamıştır.

Ancak Chernobyl’de bu durum daha vahimdi. Kazadan hemen sonra açı­ğa çıkan (sızan) materyallerin aktiviteleri, yaklaşık olarak toplam 12 x 10¹⁸ Bq idi ve bu nedenle 116 000 kişi bölgeden uzaklaştırıldı. En az 237 kişi akut (ça­buk ve ani gelen rahatsızlık) radyasyon hastalığına yakalanırken yaklaşık 800 çocuk, daha sonra, radyasyonlu süt tüketiminden dolayı tiroid kanserine yaka­lanmıştır. Kazanın nedeni ile ilgili yapılan araştırmalar sonucu kazanın, reak­tör dizaynındaki çok ciddi hatalar, reaktörü kapatma sistemindeki ciddi di­zayn hataları ve uyulması gereken yöntemlerin uygulanmaması sonucu oldu­ğu ortaya çıkmıştır. Bu dizayn hatalarının birçoğu Chernobyl’deki reaktörle benzer dizayna sahip Rusya’daki ve komşu önceki Sovyetler Birliği Cumhuri­yetlerindeki reaktörlerde de mevcuttur.

Amerika Birleşik Devletlerinde, Chernobyl’deki benzeri reaktörler yoktur ve daha önce belirtildiği gibi A.B.D. deki birçok santral basınçlı-su dizaynını kullanır.

Ticari reaktörlerde güvenlik, dikkatli dizayn ve sıkı operasyon protokolle­ri ile gerçekleştirilir. Bu tedbirler alınmadığında bir nükleer reaktör ancak tehlikeli hale gelir. Radyasyon sızıntısı ve buna bağlı potansiyel sağlık riski üç katlı bir sistemle kontrol edilir. Yakıt ve radyoaktif fisyon ürünleri çekirdeğin bulunduğu bölümde tutulurlar. Eğer bu bölümde bir yıkılma, yırtılma olursa, reaktörün bulunduğu tüm bina, radyoaktif materyalin sızarak çevreyi kirlet­mesini önlemek için, ikinci bir engel olarak görev yapar. Son olarak reaktör­ler, reaktörde meydana gelebilecek bir sızıntıdan halkı korumak amacıyla, uzak ve ıssız bölgelerde olmalıdırlar.

Reaktör yakıtının ve atıklarının taşınması da ayrı bir güvenlik problemi oluşturur. Bu taşımalar sırasında olabilecek trafik kazalarından dolayı, nükle­er yakıt sızarak, halk yüksek radyasyona maruz kalabilir. Bu nedenle radyoak­tif materyallerin taşındığı konteynerlerin en sert çarpışmalara dahi dayanabil­mesi gerekmektedir. Nükleer güç santralleri ile ilgili güvenlik sorunları olduk­ça karmaşık ve daha çok duygusaldır. Bütün enerji kaynaklarının kendine has riskleri mevcuttur. Her bir durum için, riskler ve elde edilecek faydalar dikkat­li bir şekilde değerlendirilmelidir.