GELECEKTE URANYUM YOKLUĞU OLACAK MI?

UDK: 669.293.

Gelecekte Uranyum Yokluğu Olacokmı?

Yazan : Stephen F. DUNN

Amerikan Ulusal Kömür Birliği Başkanı

Çeviren : Korkut ONGUN

Elek. T. Müh. E.I.E.

özet :

'

Ulusal Kömür Birliğinin başkanı ve baş yürütücüsü olan yazar Stephen F. Dunn Amerika Birleşik Devletlerinin başlıca ticari bölümlü kömür üreticileri ve satıcılarını temsil etmektedir. İşçi - İdareci - hükümet ilişkisinde uzman ve hukukçu olup NAM m Washington bürosunun eskiden başında bulunmuştur.

Energy International'm Ocak 1967 sayısından Türhçeye çevrilen bu yazıda Atom Santrallanndan kullanılan uranyumun gelecek yıllarda elde edilmesinde karşılaşılan zorluklar ve uranyum yokluğu ile bunun yaratacağı problemlerin bir kısmından söz edilmektedir.

Düşük fiatlı Uranyum azalması Atom enerjisinin artışını sınırlayacakmı ? Birleşik Amerikarika Ulusal Kömür Birliği, «Atom santrallarının ömrü süresince yeter uranyum i1) bulunmadan böyle santrallan tehlikeye atmak konusu gözönüne alınmadan, yalnız çok az sayıda ek santrallar yapılabileceğine «inanmaktadır Doğal uranyum kaynaklarının tehlikeli bir şekilde" azalmasından korumak üzere bu teknolojik ilerlemenin imkânları hemen yeter derecede verimli «üretken» (2) reaktorlar problemini getirecektir.

Birleşik Amerika Atom Enerjisi Komisyonuna roporuna göre, bu millet son yüzyıllarda

(1) uranyum U. Tabii olarak bulunan radyoaktif eleman Atom ağırlığı 238.03, Atomik numarası 92, Sert Beyaz maden, Özgül Ağırlığı 18 68, ergime noktası 1150 C°., Tabii elemanın % 99.281 ° U (Yarı ömrü 4 5 X I " 9 Yıl)

0.71 1 ü 92 (Yarı ömrü 7.1 X ' 1 0 ihtiva eder. Diğer İzotopları nükleer zincir reaksiyonlarını besleme kablliyetindedir. Nükleer reaktör ve nükleer silahlar İçin büyük bir önemi haizdir.

(2) Üretken reaktörler (breeder reactors) yandığı zaman parçalanabilen malzemenin (fıssile

•material) aynı cinsini üreten bir nükleer reaktör Yani yakıt olarak plütonyum kullanan bir reaktör uranyum 238 İn dlğişmesi sırasında kullandığından daha çok plütonyum üretebilir.

Parçalanabilen malzeme (fıssile material) nüklear parçalanmaya dayanabilmeye kabiliyetli izotop bazan bu tesis yalnız yavaş bir nötron bombardımanı karşıssnda parçalamaya dayanabilir kabiliyette izotop için kullanmakta sınırlandırılır.

Ömek:

235 „ 239 Pu

yeter uranyuma sahiptir. Fakat bu rezervlerin yüzde birinin yalnız ufak bir kesri maden ocağından kilosu 22 dolardan çıkarılabilir. Bu fiatın halen fosil yakıtlarla rekabet edeceği kabul edilir.

Rezerve karşı tüketim :

Ulusal Kömür Birliği (NCA) İleri gelenlerinin raporu ham uranyum filizi ve atom santrallarında yakıt olarak kullanılan madde arasındaki bazı seçkin ilişkiler elde edilmesini sağlamıştır. Uranyum filizi maden ocağından çıkarılır, ezilir, «sarı kek» (Yellow cake) diye bilinen uranyum oksit eriyebilen esas kısmın yıkanması suretiyle çökeltllerek konsantre edilir. Bir ton ham uranyum filizinden yaklaşık olarak 2,5 Kg sarı kek elde edilir. Sarı kek sonra bazı Kimyasal yollarla bir desleme maddesine çevrilir. Burada 100 Kg san kek yaklaşık olarak 85 Kg. besleme maddesi (feed material) elde edilir. Sonuncu yalnız % 0,7 yanabilir yakıt (uranyum 235) ihtiva eder. Besleme maddesinin kalan %99,3ü uranyum 238 dir. Bu bir «parçalanabilen» (3) .izatoptan daha «verimli» (•») dlr.

(3) Parçalanabilme (fissıon, nuclear fıssion) pozitif yüklü ağır bir atom çekirdeğinin (örnek olarak uranyum) yaklaşık olarak iki eşit parçaya ayrılması. Aynı zamanda nötronların yayılması ve büyük ölçüde nükleer enerjinin serbest bırakılması. Parçalanabilme kendiliğinden olabilir veya buna bir netron, Enerji yüklü bir parçacık veya bir foton bonbardımanı sebep olabilir.

(4) Verimli malzeme (fertile material) parçalanabilen malzeme haline netron absorbsiyonu aracılığı İle dönüşebilen izotoplar

İ7

Birleşik Amerika reaktörleri zenginleştirilmiş uranyum kullandıklarından bu yana yani yakıtın içindeki U 235 in oranı % 2,5 a kadar yükseldiğinden zenginleştirme yolunda dördüncü bir yol gerekmektedir.

Uranyum filizi başlangıç ve U 235 son yakıt olduğundan uranyum rezervleri genel olarak san kekin ortalama üretim yollarından birinin şartları İle belirtilmiştir. Bu rezervlerin bütün dünyada gelişmesi Avrupa Atom Enerjisi Ajansı tarafından sarı kek 642 000 tondan 681 000 tona kadar olabileceğine göre tahmin edilmiştir. Burada üretim fiyatı kilogramı 11 ilâ 22 dolar arasında bulunmaktadır, tlave 681 000 ton yeniden elde edilebilir diye listeye konulmuştur. Birleşik Devletler ve Kanada bu miktarın yaklaşık olarak üçte ikisine sahiptir.

Bilinen ve mümkün san kek rezervlerinin fiat kademelerinde bugün kömürle rekabet edebilir bazı esaslara sahip olunduğundan dolayı diğer adını bir modern Atom Enerjisi santralı için Sarı kek şeklindeki atom yakıt ihtiyaçlarının tayinidir. Her nekadar basılı literatür de bu durumun değerleri elverişli bir şekilde hemen hazır değilsede, Atom Enerjisi Komisyonu ham madde kısmı direktörü Raffort L. Faulkner'in bildirdiğine göre ortalama olarak her bir elektrik megavatı için tesis edilecek nükleer üretim kapasitesi ihtiyacı ilk doldurma için 910 kilogram sarı kek ve bundan sonra her yıl her bir megavat için 0,15 tondur. Diğerler plütonyum çevrimini içine alır.

Bay Faulkner'in değerlerini ve plütonyum çevrimindekı kabulünü kullanarak, bir atom enerjisi santralının umulan 30 yıllık ömründe % 80 kullanma katsayısı ile çalışarak kapasitesinin her bir megavatı için 5,5 ton san keke ihtiyaç duyulması mümkündür. Yukarıdaki değerler esas alınırsa uranyumun hür dünyadaki bilinen ve mümkün rezervleri toplam 24.000 MVVlık atom santrallarını 30 yıllık bir ömür periyodu boyunca besleyebilecektir.

Böylece Birleşik Devletlerdeki rezervlere göre atom enerjisinde mümkün olabilecek artışlardaki yakınlığı bilmek ve makul güvenilir rezervleri haritalara geçirmekle ilgilenilmelidir. Çeşitli fiat seviyelerine göre uranyum rezervleri bu haritalarda yatay çizgiler halinde noktalanmayıdır. Diğer taraftan da gelecekte rastlanacak yük büyümeleri ihtiyacının tamamını karşılayacak kapasitede kurulacağı umulan atom santrallarının yüzde oranlarına göre kurulması düşünülen atom santralları içinde noktalama yapılmalıdır.

1970 den sonra Birleşik Devletlerde kurulacak atom santrallannın kapasitesi gereken toplam yeni kapasitenin yalnız % 10 u miktarında

48.

olsa bile, sari kekin kilogramı 11 den 22 dolara kadar olan bütün «makul güvenilir» rezervlerinin 1975 de işleyebileceğini bu haritaların incelenmesi gösterecektir. Eğer 1970 den sonra santralların % 20 si atom santralı olarak kurulursa «makul güvenilir» rezervlerin tamamı sarı kek olarak kilogramı 33 dolardan elde edilebilirse 1978 yılında da işleyebilir.

Üretken nedir?

Bugünkü atom santrallarında şimdi ulaşılandan daha büyük miktarda daha fazla enerjiyi uranyumda teorik olarak elde etmek mümkün isede tekneolojik ve ekonomik problemler henüz çözülmemiştir. Verimli. U 238 «üretken»' tip reaktörde parçalanabilen malzemeye çevrilebilir. Teoride santralın işletilmesinde kullanılandan daha fazla yeni parçalanabilen malzemeyi üretken şekillendirecektir. Böylece bu santrallar parçalanabilen yakıt malzemesinin rezervinin bütün elde edilen miktarında çıkarılanda daha fazlasını ekleyecektir.

Bir üretken reaktörün ticari konstrüksiyonla karışmış bulunan teknolojisine nisbi olarak bir kaç yıl içinde hakim olunacaktır. Her nekadar, üretkenler çok karışık problemlerle sarılmış böyle çok yüksek sermaye masrafları ile elde edilebilen sonuçlarıyla bugünkü atom veya fosil yakıt yakan santrallar kadar ticarî bakımdan gösterişli olmayabilir. Çeşitli Birleşik Devletler otoriteleri, genel olarak bu konuda kendi düşüncelerini bildirmektedirler.

Bu düşünceler üretken sistemlerinin sermaye masraflarının termik reaktörlerlnklnden hayli yüksek olabilir ve özellikle ilk yıllarında aynı şekilde emniyet problemleri önemli engeller yaratir, bunlarda pahalı çözümleri gerektirebilir.

Fakat teknolojik, ekonomik ve emniyet problemleri ticari olarak kabul edilebilen parametrelerle çözülse bile halâ bir önemli düşünce vardır. Bu düşünce umulur ki uranyum yakıtı rezervelerinin yeniden doldurulması veya genişletilmesinden sayılan üretkenin önlenmesi yolundadır. «Kazanç» (Gain) bir üretken reaktörde parçalanabilen malzeme üretiminin miktarını belirtmek üzere kullanılan bir deyimdir. Otoriteler genel olarak emniyet ve ekonomi ile ilgili büyük problemlerin yüksek kazançlar sağladığında uyuşmuşlardır. Çok zaman bir üretkenin kazancı «zamanın iki kat olması» (doubling time) terimi ile ifade edilmeye çalışılır. Bu, mahiyet itibariyle, yanabilen malzemenin orijinal miktarını üretken için iki kat yapmaya elverişli zamanın periyodudur. Böyle bir kabul aynı büyüklükte diğer bir üretken reaktör yakıt' ve inşaatıdır. Bu konu üzerindeki mevcut literatür zamanın iki kat olmasının belki 15

Elektrik Mühendisliği 136

ilâ 25 yılı bulacağını göstermektedir. Birleşik Devletler Atom Enerjisi Komisyonu yıllık kazancının yüzde üç ile dört kadar olabileceğini ima etmektedir. Elektrik enerjisi üretim .kapasitesinin önceden görülen gelecekteki büyümesinin her on yılda iki kat olduğu bilindiğinden bu yüzyıl boyunca atomik yakıt rezervlerinden çıkarınca durumunun 15 ilâ 25 yılın ilk üretken reaktörler için önceden haber verilen üretkenin iki kat olma zamanını malzeme bakımından değiştirmeyeceği yolundadır.

Yeni buluşların görünüşü :

Uranyumun bilinen rezervlerinin büyük bir kısmı Kuzey Amerıkadadır. Bu alandaki yeni yataklann önemli bir miktarının zor keşiflere konu olacağı mantıki olarak kabul edilebilir. Yüzey görünüşü Batı Birleşik Devletlerinde engin olup böylece urenyum yataklarının birçok yeni ürünlerinin daha bulunmadan kalacağı beklenemez. Diğer madenler için yapılan araştırma sondajlarında da uranyum filizinin elde edilmesi yolunda fazla ümit yoktur Bu yüzden açıkça görülmektedir ki gelecekte uranyum, bulma ışı çok pahalı araştırma yolları ile olacaktır. Madenin çıkarılması şimdi bilinenlerden çok daha pahalı olacaktır.

Yakıt kaynağı olarak deniz :

ingiltere'deki bilginler geleceğin uranyum kaynağı olarak denize bakmaktadırlar. Bunların raporları çıkarma fiatının kilogram başına 66 doları bulabileceğini göstermektedir. Bu, yaklaşık olarak bugün sahip olduğu kabul edilen fosil yakıtlı santrallardan parçalanabilen malzeme bakımından üç kat fazladır. Fosil yakıtların tükenme- durumu bugünkü fiatları esaslı şekilde artmcaya kadar bu konuya parçalanabilen malzeme fiatının sokulması gösterişli olmayacaktır.

Diğer bir «verimli» medde toryumdur. Bu madde parçalanabilen uranyum 223 e çevrilebilir. Her nekadar böyle bir çevirmenin teknolojisinin gelecekte çok uzaklarda olacağı görünürse de, bu husus kullanmanın bir günlük ve tasarlanan derecede devam etmesi halinde uranyum rezervlerinden çıkarılmasına tesir edemez.

Uranyum kıtlığından dolayı kömürün atom santralına yarayan pazarı kaybetmesine sebep olamaz. Gerçekten, kömürün tonajlarındaki esaaslı artış önceden sezilen gelecek için istenecektir.

Birleşik Devletler Atom Enerjisi Komisyonunun başkanı Dr. Gleen T Seaborg tarafından Birleşik Devletler Kongresinin Atom Enerjisi Ortak Komitesine yazdığı 29 Ağustos 1966 günlü mektubunda bu sonuç desteklenmiştir. Bu mektupta Seaborg Ulusal Kömür Birliğinin Birleşik Devletlerde kilogramı 17.6 dolar veya daha azdan olabilecek elde edilebilir bilinen uranyumun 145 000 tonu gösterdiği üzerindeki tahminlerıyle uyuşmuştur. Bu miktar, eğer hafif su reaktörlerinde kullanılırsa yalnız 2070 milyon ton kömürden elde edilecek miktarda elektrik üretilebilir. Enerji ihtiyacının ve kömür rezervlerinin durumuna göre 2070 milyon ton ancak bardakta bir damladır.

c»ör*xxsaöttttöcxJöcxx***3C»fxxx*x^^

BAYINDIRLIK BAKANLIĞI' HAVA MEYDANLARI

VE AKARYAKIT TESİSLERİ

;

İNŞAAT REİSLİĞİNDEN'

HAVA MEYDANLARI VE AKARYAKIT "TESİSLERİ İNŞAAT REİSLİĞİNİN İHTİYACI BULUNAN BİR ADET İNGİLİZCE BİLİR ELEKTRONİK MÜHENDİSİ ALINACAKTIR.

İsteklilerin,

. ,'

,

(Atatürk Bulvarı No. 140 Ankara) Adresine müracaatları rica olunur.

«K*XJCXJCK*jeK*SCtf*J»ö»ööC