VİDEO – Nükleer Enerji Santralleri Nasıl Çalışır?
Ağır atom çekirdeklerinin nötronlarla bombardımanı sonucunda çekirdekler parçalanır ve Şekil 1’de gösterildiği üzere fisyon ürünleri, 2 veya 3 adet nötron ve 200 MeV düzeyinde büyük bir enerji açığa çıkar. Gerçekleşen bu tepkimeye “fisyon” ve tepkime sonucunda elde edilen enerjiye de “nükleer enerji” adı verilir.
Nükleer reaktörlerde, fisyon tepkimesi sonucu açığa çıkan nötronların kontrollü olarak tekrar fisyon tepkimelerine neden olması sağlanarak (zincirleme tepkimeyi gerçekleştirerek) nükleer enerji üretiminin sürekliliği sağlanır. Daha sonra elde edilen nükleer enerji, birincil çevrimde (Şekil 2’de kırmızı oklarla gösterilen çevrim) yer alan nükleer yakıt ve diğer malzemeler içerisinde ısı enerjisine dönüştürülür.
Şekil 1. Parçalanma (fisyon) tepkimesi ve zincirleme tepkime.
Bu ısı enerjisi buhar üreteciyle ikincil çevrime yoğuşturularak tekrar su formuna dönüştürülüp pompa yardımıyla buhar üretecine iletilir.
Reaktör içerisinde meydana gelen kontrollü fisyon tepkimeleri sonucunda açığa çıkan fisyon ürünleri radyoaktiftir ve radyasyon yayınlar. Bu nedenle nükleer santraller,açığa çıkan bu radyoaktif maddelerin ve radyasyonun, normal çalışma veya kaza durumunda reaktör ve santralin dışına çıkmamasını ve çevreden yalıtılarak muhafaza edilmesini sağlamak üzere “Derinliğine Savunma” ilkesine dayandırılarak tasarlanırlar.
Bu ilke, radyoaktif salıma karşı beş fiziksel bariyerin tasarımda yer almasını öngörür.
Şekil 2.Nükleer güç santrallerinin çalışma prensibi (Basınçlı Su Rektörü – PWR)
Şekil 3’te görüldüğü gibi, radyoaktif salıma karşı oluşturulan ilk fiziksel bariyer nükleer yakıtın kendisidir. Nükleer yakıtlar seramik yapıya sahip olduklarından radyoaktif maddeler yakıt içinde tutulur ve nükleer yakıt zarfına ulaşması engellenir. İkinci bariyer, paslanmaz ve mekanik yük ile radyasyona dayanıklı yakıt elemanı zarfıdır. Yakıt elemanı zarfı, radyoaktif salımın birincil çevrime ulaşmasını engeller. Üçüncü ve döndüncü bariyerler, birincil çevrim içerisinde yer alan soğutma suyu ve/veya moderatörler (yavaşlatıcılar) ve reaktör kabıdır.
Soğutma suyu ve moderatörler, radyoaktif maddelerin reaktör kabına ulaşmasını engellemek için yavaşlatıcı olarak kullanılır. Reaktör kabı ise, radyoaktif maddelerin son bariyer olan koruma kabına ulaşmasını engeller. Koruma kabı, ön gerilimli betondan yapılmıştır ve tek veya çift tasarımlı olmak üzere yaklaşık 1 metre kalınlığındaki duvarlardan oluşur. Bu son fiziksel bariyer, çevreye radyoaktif madde salımını engeller.
Şekil 3.Radyoaktif salıma karşı oluşturulan fiziksel bariyerler (VVER-1000 tipi reaktör)
Yukarıda sayılan bariyerlerin bütünlüğünün ve sağlamlığının korunması için bir takım güvenlik sistemleri tasarımlara eklenmiştir. Bu güvenlik sistemleri yedekli, çeşitli ve güvenilir aktif ya da pasif parçalardan (sistemlerden) oluşur.
Yedekli:Aynı işi yapan birden fazla ekipmpanın kullanılması. Bu durumda, bir ekipman arızalandığından ikincisi devreye girer. Eğer ikincisi bakımda ise üçüncüsü devreye girer. Genel olarak her ekipman iki yedeklidir.
Çeşitli:Aynı görevi yerine getirecek birden fazla yolun bulunması. Eğer, aynı tip ekipmanların hepsi (ana ekipman ve yedekleri) devre dışı kalırsa farklı yollarla aynı görev yerine getirilir.
Aktif Sistemler:Reaktör operatörü tarafından ya da otomatik olarak devreye sokulan sistemler
Pasif Sistemler:Kazanın ciddileşmesini önlemek için kendiliğinden devreye giren sistemler
