TORYUM ve NEPTÜNYUM
İnternet ortamında dolaşmakta olan gerçek dışı toryum ve neptünyum konusunda bir şeyler yazıp toplumumuzu bilgilendirmek amacıyla bu yazıyı hazırladım.
TORYUM:
-----------------
Toryum madeninin stratejik bir malzeme olduğu ve ülkemizin dünya rezervinin büyük bir bölümüne sahip olduğu ve bunun değerinin de Türkiye'nin borçlarını birkaç defa ödeyebileceği tamamiyle gerçek dışıdır. Her ne kadar ülkemizde 380 bin ton ThO2 rezervi olduğu söylense de uluslararası yayın yapan araştırma kurumları bu rezervimizi, tenörünün çok düşük olması ve nedeniyle ekonomik bulmayıp listelere almamaktadırlar.
Doğrudan toryum madenciliği dünyanın hiç bir ülkesinde bulunmamaktadır. Toryum nadir toprak elementleri çıkartılırken yan ürün olarak elde edilir.
Toryum doğrudan bir nükleer yakıt maddesi değildir! Ancak fisyon yapabilen Uranyum-235, Uranyum-233 veya Plutonyum-239 ile karıştırışarak nükleer reaktörlere konulduğunda nötron yutan toryum'un bir kısmı Uranyum-233'e dönüşür. Bu şekilde bir nükleer reaktör için gerekli yıllık Uranyum miktarında yaklaşık %30 tasarruf edilmesini sağlayabilir. Normalde sadece uranyum kullanılan reaktörlerde nötron yutan Uranyum-238, Neptünyum-239 ve ondan da Plutonyum-239'a dönüşür (bu arada neptünyum ve plutonyumun başka izotopları da belirli yüzdelerde ortaya çıkar). Bu şekilde gerçekleşen işlem nedeniyle başlangıçtaki fisyon yapabilen madde miktarı azdır. Teknolojisi geliştirilebildiği takdirde Uranyum-233, Plutonyum-239'a göre biraz daha verimli enerji üretiminde kullanılabilir.
Bugüne kadar Toryum kullanarak elektrik üretmek üzere birkaç değişik nükleer reaktör tipi inşaa edilmiş fakat istenen fayda sağlanamadığı için kapatılmıştır. Şu an itibariyle dünyada toryumun kullanıldığı bir nükleer reaktör bulunmamaktadır.
Toryumun nükleer reaktörlerde kullanılabilmesi için 2 yöntem mevcuttur.
1. Az sayıda Toryumlu yakıt çubukları Uranyumlu yakıt çubukları ile aynı demet içerisinde reaktöre yerleştirilir. Reaktör işletmeye alınır ve yaklaşık 1 yıl enerji ürettikten sonra yakıt değiştirme zamanında Uranyumlu yakıt çubukları reaktör dışına alınırken toryumlu yakıt çubukları Uranyumlu taze yakıt çubukları arasında bir dönem daha reaktörde tutulur ve ekonomik olan yanma miktarına ulaşılınca bir sonraki yakıt değiştirme zamanında hem yanmış Uranyumlu çubuklar ve hem de ışınlanmış (bu arada içerisinde toryumdan dönüşen U233'ün de büyük kısmı yanmış) toryumlu çubuklar dışarı alınır. Bu şekilde en fazla %30 civarında Uranyum tasarrufu sağlanır. Yakın gelecekte ticari uygulamaya geçmesi en muhtemel yöntem budur (Radkowsky Toryum Çevrimi).
2. Az sayıda Toryumlu yakıt çubukları yine Uranyumlu yakıt çubukları ile veya Toryum doğrudan fisyon yapabilen ~%95 zenginlikte Uranyum ile karıştırılmak suretiyle yakıta dönüştürülüp rektöre konur ve reaktörde bir dönem Uranyum yanarken Toryum da ortamdaki nötronlarla ışınlanır. Yakıt değiştirme zamanında toryumlu yakıtlarda reaktörden çıkartılır. Bir müddet soğutulduktan sonra (1-2 yıl) yanmış yakıt işleme tesisine getirilir (ticari olarak sadece yanmış uranyumlu yakıtları işleyecek tesisler vardır ve bu tesislerde yanmış yakıttan Plutonyum çıkartılır.) Toryumlu çubuklarda ışınlama sonucu ortaya çıkan Uranyum-233 ayrıştırılır ve tekrar nükleer yakıt fabrikalarına götürülerek Toryum ile karıştırılır. Bu yöntem teoriktir ve pratikte uygulanabilmesi için miktarı 10 milyar dolarları aşan tesislerin kurulması gerekir. Örnek olarak Japonya'da kurulmakta olan Rokkashomura Plutonyum işleme tesisi maliyeti 16 milyar dolar düzeyindedir. Bu maliyete yakıt imalat tesisleri dahil değildir. Japonlar mevcut 50'nin üzerindeki nükleer reaktörlerinden bugüne kadar çıkmış yakıtlarda U238'den dönüşüp reaktörden büyük kısmı yandıktan sonra yanmamış halde arta kalan Plutonyumu çıkartıp kullanmak için bu tesisi kurmaktadırlar. Bu tesis de ihtiyaçlarının bir kısmını karşılayacak olup, kalan kısmı için Fransa'daki Kullanılmış yakıt işleme tesislerini kullanacaklardır. Japonya gibi bir dünya ekonomi devi (yıllık ihracat-ithalat = yaklaşık 144 milyar dolar) 50’nin üzerinde nükleer santral sahibi olduktan sonra bu gibi tesisleri inşa ederken bizim olmayan santralımız için dünyada kullanılmayan bir yakıt çevriminden faydalanmak üzere dünyada ticari olarak bulunmayan işleme ve yakıt imalat tesisleri kurmamızın herhalde mantıklı bir izahı bulunmamaktadır. Toryum için kurulabilecek yakıt işleme tesisinin ilave radyasyon zırhları bulunacağı ve U-233 içerisinde yüksek enerjili radyoaktif U232'nin de bulunması nedeniyle yakıt imalat tesislerinin (uzaktan kumandalı robotlarla yakıt imal edilecektir) gerektiği hesaba katıldığında Toryumun bu yöntemle reaktörlerde kullanılmasının maliyeti aşağı yukarı ortaya çıkmaktadır. Tabi bu maliyet belki 50-100 arasında nükleer reaktör sahibi olmamız durumunda belki düşünülebilir.
Bunların dışında bir başka yöntem üzerinde de çalışmalar yapılmaktadır. Bu yöntem merkezi İsviçre ve Fransa sınırları üzerinde bulunan CERN laboratuvarında gündeme getirilmiş bir olup asıl amacı yanmış yakıtlar içerisinde yarı ömrü çok uzun olan nükleer atıkların parçalanarak daha düşük yarı ömürlü izotoplara dönüştürülmesini sağlamaktır. Bu şekilde toryumun da parçalanabileceği fikri gündeme gelmiştir. Ancak bunun için çözülmesi gereken pek çok husus vardır. Bunlar ana hatlarıyla 200 MWe güç tüketen karalı proton hızlandırıcı sağlama, yakıt kimyasındaki belirsizlikler vs. Pek çok Avrupa ülkesi bu yöneteme sıcak bakmamaktadır. Japonya ise maliyeti ne pahasına olursa olsun halkını mutluluğu için radyoaktif atıklarının azaltılmasını sağlamak amacıyla ilgilenmektedir. Bu yöntem için Avrupa Birliği'nde 2030 yılında bir prototip tesis kurulması planlanmaktadır. Eğer sonuçları olumlu olursa yaklaşık bir 10-15 yıl içerisinde (2040-2045) ticari hale gelmesi beklenmelidir.
Her üç yöntemde de Toryum kullanılması ekonomik olduğu farz edilirse elektrik şirketlerinin herhalde toryumu Türkiye'deki üretim maliyetinin 6-7 de birine satan Hindistan gibi ülkeleri tercih edecektir. Bu nedenle de bizim ülke olarak mevcut Toryumumuzu satarak borçlarımızı ödeyebileceğimiz hayalini bir kenara bırakmak gerekmektedir.
Bir nükleer reaktörün yıllık yakıt gereksiniminin yaklaşık 20-30 milyon dolar olduğu düşünülürse, yukarıda bahsettiğim her iki yöntemle elde edilecek yakıtın maliyeti bu rakamın çok çok üzerinde olacağı dikkate alındığında dünya genelinde neden toryumun nükleer yakıt katkı malzemesi olarak düşünülmediği anlaşılacaktır.
Yapılan bir araştırma Uranyum fiyatlarının 250-300 dolar/kg olması durumunda toryumun bir ekonomik fayda sağlayacağını ortaya koymaktadır (bu rakam Türkiye için herhalde 1000 doların üzerinde). Bu gün itibariyle Uranyum fiyatı kontratlı alımlarda 19 dolar/kg civarındadır. Hatta spot piyasada (miktar garantisi yoktur ve anlık olarak eldeki miktara göre) 8-10 dolar/kg civarında da temin edilebilmektedir.
Ülke insanlarımızın hazinecilik, ganimetçilik ve mirasçılık zihniyetinden bir an önce kurtlmalı, mevcut kaynaklarımızı (mesala bor madenlerimizi) akıllıca işletmek ve bu maddeler üzerine katma değer katarak dünya pazarına mamül ürün olarak sunmamız gerekmektedir. Aksi durumda başkaları teknoloji geliştiriken bizler madenlerimizi hammadde olarak pazarlar, başkalarının ürettiği mamülleri daha yüksek fiyatlardan satın almak zorunda kalırız..
NEPTÜNYUM:
-------------------
Yukarıda da bahsettiğimiz gibi Neptünyum Uranyum-238'in nötron yutması sonucu oluşur bu da birkaç gün içerisinde Plutonyum-239'a dönüşür. Yani Neptünyum doğal bir element değildir. Neptünyumun 237 nolu izotopu haricindekiler çok kısa sürede bozunup başka elementlere dönüşür. Dünya üzerinde kullanıma hazır neptünyum yanmış nükleer yakıtların yeniden işlenmesi sırasında elde edilen kadardır. Pekçok uluslar arası yayında doğal neptünyum miktarı 0 (sıfır) olarak gösterilmektedir. Ülkemizde nükleer santralımızın olmaması nedeniyle hiç kimse Türkiye'nin borçlarını kapatacak değerde Netünyumumuz olduğu iddiasında bulunamaz. Neptünyumun doğal bir element olmaması nedeniyle Türkiye'de neptünyum madeni var iddiası da başlı başına saçma bir iddiadır.
Neptünyum'un bilinen tek kullanım alanı da dedektörlerde (eser miktarda) kullanılmasıdır.
Dünya üzerinde bulunmayan ve nükleer reaksiyonlar sonucu ortaya çıkıp, birkaç milisaniye içerisinde yok olan başka elementler de vardır. Korkarım birileri çıkıp o elementin dünyada en zengin Türkiye'de bulunduğunu söyler :-)
Ziya Erdemir
Nükleer Enerji Yüksek Mühendisi
Elektrik Üretim A.Ş.
Santrallar Proje ve Tesis Daire Başkanlığı
İnönü Bulvarı No:27
06490 Bahçelievler ANKARA
Tel: +90 (312) 212 69 00 / 22 34