Nükleer Enerji Nedir?

Nükleer enerji, atom çekirdeklerinden elde edilen bir enerji türüdür ve genellikle uranyum gibi ağır atomların fisyonu yoluyla üretilir. Bu süreçte, atom çekirdekleri nötron bombardımanı sonucunda bölünür ve bu bölünme sırasında büyük miktarda enerji açığa çıkar. Nükleer enerjinin üç ana türü vardır: füzyon, fisyon ve yarılanma. Füzyon reaksiyonları, atom çekirdeklerinin birleşerek daha ağır atomları oluşturduğu süreçlerdir ve Güneş gibi yıldızlarda gerçekleşir. Fisyon ise nükleer santrallerde kullanılan bir reaksiyon tipidir, burada ağır radyoaktif maddelerin dışarıdan nötron bombardımanıyla parçalanması sonucu enerji üretilir.

Nükleer enerji santralleri, üretilen enerjiyi elektriğe dönüştürmek için bir dizi bileşenden oluşur. Bu bileşenler arasında reaktör basınç kabı, nükleer yakıt elemanları, kontrol çubukları, devridaim pompaları ve jeneratör bulunur. Santralde fisyon reaksiyonları, yakıt çubuklarında gerçekleşir ve büyük miktarda ısı enerjisi açığa çıkarır. Bu ısı, suyun buhara dönüştürülmesi ve buharın türbinleri döndürerek elektrik enerjisi üretmesi için kullanılır.

Nükleer enerjinin avantajları arasında yüksek enerji yoğunluğu ve düşük maliyetler bulunurken, dezavantajları arasında yüksek başlangıç maliyetleri, radyoaktivite riskleri ve nükleer atık yönetimi sorunları yer alı. Nükleer enerji, dünya genelinde pek çok ülke tarafından kullanılmaktadır ve Türkiye’de de nükleer enerji santrali projeleri gündemdedir.

Nükleer enerji mühendisleri, bu santrallerin güvenli ve verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak, nükleer reaktörlerin tasarımı ve geliştirilmesi gibi konularda çalışmalar yürütürler.

Nükleer Reaktör Nasıl Çalışır?

Nükleer reaktörler, nükleer enerjiyi başka enerji türlerine (çoğunlukla elektrik enerjisine) dönüştürmek için kullanılmaktadır. Bu reaktörlerde, nükleer fisyon yoluyla ısı üretilir. Fisyon süreci, atom çekirdeğinin bölünmesi sonucu enerji açığa çıkarmasıdır ve bu enerji daha sonra elektrik üreten türbinleri döndüren buharın oluşturulmasında kullanılır.

Nükleer reaktörlerin temel işlevi, fisyon reaksiyonunu kontrol altında tutmak ve barındırmaktır. Reaktörlerde genellikle uranyum gibi nükleer yakıtlar kullanılır. Uranyum, küçük seramik tabletler halinde işlenerek, metal tüpler içine yerleştirilen yakıt çubuklarına dönüştürülür. Reaktör çekirdeği, genellikle birkaç yüz yakıt hücresinden oluşur. Bu yakıt çubukları, reaktör kazanı içinde suya batırılır ve su burada hem bir soğutucu hem de bir moderatör (reaksiyonu yavaşlatıcı) olarak görev yapar. Moderatör, fisyon tarafından oluşturulan nötronları yavaşlatarak zincir reaksiyonunun devam etmesine yardımcı olur.

Nükleer reaktörler, çeşitli tiplerde olabilir. En yaygın olanları hafif su reaktörleridir ve bunlar başlıca iki türe ayrılır: basınçlı su reaktörleri ve kaynar su reaktörleri. Her iki tür de, nükleer reaksiyonları kullanarak buhar üretir ve bu buharı elektrik üreten türbinlerde kullanır. Ancak buhar üretimi ve su dolaşımı açısından farklılıklar gösterirler.

Nükleer reaktörlerin dünya genelinde yaygın kullanımı, karbon salınımı olmadan büyük miktarlarda elektrik üretme kapasiteleri ile ön plana çıkmaktadır. Bununla birlikte, nükleer atık yönetimi ve radyasyon sızıntısı riskleri gibi çevresel ve güvenlik sorunlarına da dikkat edilmesi gerekmektedir.

Dünyada Nükleer Konusunu Düzenleyen Uluslararası Kuruluşlar Hangileridir?

Dünyada nükleer enerji ile ilgili faaliyetler, çeşitli uluslararası kuruluşlar tarafından düzenlenir ve denetlenir. Bu kuruluşlar, nükleer güvenlik, nükleer santrallerin işletilmesi, nükleer atık yönetimi, nükleer silahların yayılmasının önlenmesi ve nükleer enerji teknolojilerinin barışçıl amaçlarla kullanımı gibi konularda çalışmalar yapar ve standartlar belirler. Bu kuruluşlar aynı zamanda nükleer enerji ile ilgili uluslararası iş birliklerini ve politikalarını da şekillendirir.

Dünyada Kaç Tane Nükleer Reaktör Var?

Dünya Nükleer Birliği’nin “World Nuclear Performance Report 2023” raporu ve Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’nın (IAEA) Güç Reaktörü Bilgi Sistemi verilerine göre; 2022 sonu itibarıyla dünya genelinde işletilebilir durumda toplam 437 nükleer reaktör bulunmaktadır. Bu reaktörlerin büyük bir çoğunluğu basınçlı su reaktörleri (PWR) tipindedir. Nükleer reaktörlerin sayısı ve dağılımı, küresel enerji ihtiyaçlarını ve nükleer enerjinin bu ihtiyaçları nasıl karşıladığını göstermesi açısından önemlidir. Ayrıca, bu rakamlar yeni reaktörler inşa edilmesi yada bazı reaktörlerin ise emekliye ayrılması veya çeşitli sebeplerle kapatılmasından ötürü değişkenlik göstermektedir.

Nükleer Santral Maliyeti Nedir?

Genel olarak, bir nükleer santralin maliyeti çok sayıda faktöre bağlı olduğu için büyük ölçüde değişebilir. Bunlar arasında teknoloji, yerel düzenlemeler, inşaat yerinin koşulları, gerekli güvenlik önlemleri ve santralin işletme ömrü boyunca karşılaşılacak işletme ve bakım maliyetleri yer alır. Ancak Stanford Üniversitesinde yapılan bir çalışmaya göre; Nükleer santrallerin, özellikle diğer enerji santralleriyle karşılaştırıldığında son derece yüksek ön maliyetleri vardır. Öncelikle, tesisin planlanması ve inşası için kullanılan maliyetler vardır. OECD Nükleer Enerji Ajansı, bir nükleer santralin inşasının günlük maliyeti 3.850 $/kW olarak hesaplamıştır. Bu, 1 GW’lık bir santral kurmanın yaklaşık 4 milyar dolara mal olacağı anlamına gelmektedir. Başlangıçta 4 milyar doları 40 yıllık ömür ve %11 faiz oranıyla ölçerseniz, bu, kredinin maliyetinin 17 milyar dolardan fazla olacağı anlamına gelmektedir. Amerika Birleşik Devletleri’nde Enerji Bilgi İdaresi maliyeti 5.339 $/kW olarak tahmin etmektedir. Amerika Birleşik Devletleri’nde nükleer santral inşa etmenin maliyetinin diğer ülkelerde inşa etmekten nispeten daha pahalı olduğu görülmektedir. Ancak bir nükleer santral inşa edildikten sonra oldukça ucuza çalıştırılabilmektedir. Bu durum, nükleer santrallerin ana işletme maliyetinin uranyum maliyeti olmasından kaynaklanmaktadır. Uranyum çok pahalı olmamasına rağmen nükleer santralde kullanılmadan önce üretilip zenginleştirilmesi gerekmektedir. Ancak nükleer santralin toplam işletme giderleri, gaz türbini ve fosil yakıt santrallerine göre üçte bir oranında daha azdır.

Dünyadaki En Büyük Nükleer Santraller

Dünyadaki en büyük ilk 10 Nükleer Santral sıralaması şu şekildedir:

Kashiwazaki-Kariwa Nükleer Santrali, Japonya, 7965 MW
Kori Nükleer Santrali, Güney Kore 7489 MW
Hanul Nükleer Santrali, Güney Kore, 7264 MW
Bruce Nükleer Santrali, Kanada, 6358 MW
Hongyanhe Nükleer Santrali, Çin, 6244 MW
Fuqing Nükleer Santrali, Çin, 6150 MW
Tianwan Nükleer Santrali, Çin, 6070 MW
Yangjiang Nükleer Santrali, Çin, 6000 MW
Hanbit Nükleer Santrali, Güney Kore, 5875 MW
Zaporizhzhia Nükleer Santrali, Ukrayna, 5700 MW

Nükleer Elektrik Üretme Kapasitesi Yüksek Ülkeler

2022 itibarıyla, dünyada nükleer enerji üretimi açısından en büyük ülkeler ve bu ülkelerdeki kurulu nükleer güç kapasiteleri şu şekildedir:

Amerika Birleşik Devletleri: 95,523 MW
Fransa: 61,370 MW
Çin: 52,181 MW
Rusya: 27,727 MW
Güney Kore: Yaklaşık 24,489 MW
Kanada: Yaklaşık 13,624 MW
Ukrayna: Yaklaşık 13,107 MW
İngiltere: Yaklaşık 7,343 MW
İspanya: Yaklaşık 7,123 MW
İsveç: Yaklaşık 6,937 MW

Yaşanan En Büyük Nükleer Kazaları Hangileridir?

Tarihte yaşanan en büyük nükleer kazalar şunlardır:

Çernobil Kazası (1986): Ukrayna’daki Çernobil Nükleer Santrali’nde meydana gelen ve büyük çevresel ve sağlık etkilerine yol açan bir kazadır.
Fukuşima Daiichi Nükleer Kazası (2011): Japonya’da yaşanan büyük bir deprem ve ardından gelen tsunaminin neden olduğu bir dizi ciddi nükleer reaktör hasarı ve radyasyon sızıntısıdır.
Three Mile Island Kazası (1979): ABD’deki Three Mile Island Nükleer Santrali’nde yaşanan bir kaza olup, nükleer reaktörde ciddi bir erime meydana gelmiştir.

Bu kazalar, nükleer güvenlik ve çevresel etkileri konusunda önemli dersler sunmuş ve nükleer santrallerin tasarımı ve işletimi üzerinde büyük etkiler yaratmıştır.

Dünyada Kaç Tane Yeni Nükleer Reaktör Devreye Alınacak?

Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı verilerine göre; Dünya genelinde, 29 Mart 2024 itibarıyla toplamda 57 yeni nükleer reaktörün inşası devam etmektedir. Bu reaktörlerin toplam elektrik kapasitesi 59,220 megawatt (MW) olarak hesaplanmıştır. Bu projelerden 23 tanesi Çin, 7 tanesi Hindistan, 4 tanesi Türkiye ve 4 tanesi Mısır’da yer almaktadır. İnşaat halindeki reaktörlerin sayısı ve dağılımı, dünya genelinde nükleer enerjinin geleceğine dair önemli ipuçları sunmaktadır.

Yapımı Devam Eden Nükleer Santraller

Grafik: https://pris.iaea.org/PRIS/WorldStatistics/UnderConstructionReactorsByCountry.aspx

Nükleer Reaktörler Enerji İhtiyacının Ne Kadarını Karşılıyor?

Nükleer enerjinin küresel elektrik üretimindeki payı değişkenlik gösterse de, genellikle dünya çapında elektrik üretiminin yaklaşık %10’unu oluşturduğu kabul edilir. Bu oran, ülkelere ve bölgesel enerji politikalarına bağlı olarak büyük farklılıklar gösterebilir. Örneğin, Fransa’da nükleer enerji elektrik üretiminin %70’inden fazlasını karşılamaktadır. Bu oran ABD’de yaklaşık %20 civarındadır. Dünya genelinde nükleer enerji kullanımının geleceği, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan artan ilgi ve nükleer enerjinin çevresel ve güvenlikle ilgili sorunları gibi faktörler tarafından etkilenmesi kaçınılmazdır.

Nükleer Enerjinin Yenilenebilir Enerji Kaynakları ile Karşılaştırılması

Nükleer enerji ve yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli farklar vardır:

Enerji Yoğunluğu: Nükleer enerji, ürettiği yüksek enerji yoğunluğu nedeniyle, küçük bir alandan büyük miktarda elektrik üretebilir. Buna karşılık, yenilenebilir enerji kaynakları genellikle daha düşük enerji yoğunluğuna sahiptir.
Karbondioksit Emisyonu: Nükleer santraller çalışırken doğrudan karbondioksit emisyonu üretmezler, bu açıdan yenilenebilir enerji kaynaklarına benzerler. Ancak, nükleer enerjinin yakıt döngüsü ve inşaat süreci bazı emisyonlara yol açabilmektedir.
Süreklilik: Nükleer enerji, sürekli ve tahmin edilebilir bir enerji kaynağıdır. Rüzgar ve güneş enerjisi gibi bazı yenilenebilir enerji kaynakları, hava koşullarına ve günlük ya da mevsimsel değişikliklere bağlı olarak değişkenlik gösterebilir.
Atık Yönetimi: Nükleer enerjinin en büyük sorunlarından biri, radyoaktif atık yönetimidir. Yenilenebilir enerji kaynakları, nükleer enerjiye göre çok daha az atık üretir.
Maliyet ve Kurulum Süresi: Nükleer santrallerin inşası uzun sürer ve maliyetlidir. Yenilenebilir enerji teknolojileri genellikle daha hızlı kurulabilir ve maliyetleri zamanla düşmüştür.

Türkiye’nin Enerji Tüketimi Ne Kadardır? Dağılımı Nasıldır?

2023 yılında Türkiye’nin elektrik enerjisi tüketimi, önceki yıla göre %0,2 azalarak 330,3 TWh olmuş, elektrik üretimi ise %0,6 azalarak 326,3 TWh olarak gerçekleşmiştir. Ülkenin elektrik üretiminde dağılım şu şekildedir:

Kömür: %36,3
Doğalgaz: %21,4
Hidrolik enerji: %19,6
Rüzgar enerjisi: %10,4
Güneş enerjisi: %5,7
Jeotermal enerji: %3,4
Diğer kaynaklar: %3,2

Şubat 2024 itibarıyla Türkiye’nin toplam kurulu gücü 107.594 MW’a ulaşmış, kurulu gücün kaynaklara göre dağılımı ise hidrolik enerji %29,7, doğal gaz %23,3, kömür %20,3, rüzgâr %11,1, güneş %11,5, jeotermal %1,6 ve diğer kaynaklar %2,5 olarak gerçekleşmiştir.

Türkiye’de toplam 17.866 elektrik enerjisi üretim santrali bulunmakta ve bunların 760 adedi hidroelektrik, 69 adedi kömür, 364 adedi rüzgâr, 63 adedi jeotermal, 357 adedi doğal gaz ve 15.780 adedi güneş enerjisi santralidir

Türkiye’nin Enerji İthalatı Ne Kadardır?

2023 yılında Türkiye’nin enerji ithalatı faturası, bir önceki yıla göre %28,4 oranında azalarak 69 milyar dolar olarak gerçekleşmiştir. Bu azalma, (TÜİK verilerine göre) Türkiye’nin toplam ithalatının %0,5 azalarak 361 milyar 774 milyon dolar olduğu bir dönemde gerçekleşmiştir.

Nükleer Enerji Yenilenebilir Enerji Kaynakları Arasında Yer Alır mı?

Nükleer enerji, yenilenebilir enerji kaynakları arasında yer almaz. Bunun sebebi, nükleer enerjinin yakıt kaynağı olan uranyumun sınırlı bir kaynak olmasıdır. Nükleer atık yönetimi ile ilgili çevresel ve sağlıkla ilgili endişeler ise diğer bir etmendir. Yenilenebilir enerji kaynakları, doğal süreçlerle sürekli olarak yenilenebilen ve çevresel etkileri daha düşük olan enerji türlerini ifade etmektedir. Nükleer enerji ise bu kriterleri tam olarak karşılamamaktadır.

Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Yenilenebilir enerji kaynakları, sürdürülebilir ve genellikle çevreye zarar vermeyen enerji türleridir. Bunlar şu şekilde sıralanabilir:

Güneş Enerjisi: Güneş panelleri aracılığıyla güneş ışığının elektriğe dönüştürülmesi.
Rüzgar Enerjisi: Rüzgar türbinleri kullanılarak rüzgarın kinetik enerjisinin elektriğe dönüştürülmesi.
Hidroelektrik Enerji: Su gücünden elektrik üretimi.
Jeotermal Enerji: Yeraltındaki sıcak su ve buharın enerjisinden yararlanma.
Biyokütle Enerjisi: Organik materyalin enerjiye dönüştürülmesi.
Dalga ve Gelgit Enerjisi: Deniz dalgaları ve gelgit hareketlerinin enerjiye dönüştürülmesi.

Bu kaynaklar, fosil yakıtların aksine yenilenebilir ve genellikle çevresel açıdan daha sürdürülebilir enerji seçenekleri sunar.

Kaynakça:

http://www.nukte.org/karsilama

https://www.tenmak.gov.tr/

https://www.ndk.gov.tr/

https://www.iaea.org/

https://www.fao.org/3/cc8166en/online/cc8166en.html

https://enerji.itu.edu.tr/egitim/anabilim-dallari/nukleer-arastirmalar-anabilim-dali

https://education.nationalgeographic.org/resource/nuclear-energy/

https://www.energy.gov/nuclear

https://www.aydemperakende.com.tr/blog/nukleer-enerji-nedir-nasil-uretilir

http://large.stanford.edu/courses/2017/ph241/kim-d2/