KUVVETLİ AKIM MÜHENDİSLİĞİ ALANINDAKİ SON GELİŞMELERE KISA BİR BAKIŞ

UDK : 621.8.016

Kuvvetli Akım Mühendisliği Alanındaki Son Gelişmelere Kısa Bir Bakışn

Yazan :

Prof. Dr. îng. Heinz GOESCHEL

,

Siemens Araştırma ve Geliştirme

Merkezi Müdürü

Çeviren :

Hüseyin PEKİN Yük. Müh. E.Î.E.Î.

GİRİŞ :

Bugün, elektronik mühendisliği alanındaki gelişmenin, enerji üretimi, dağıtımı ve tüketimi alanındaki gelişmeden çok daha fazla kayda de ğer ve gözle görünür halde olduğu hususunda yaygın bir kanaat mevcuttur. Bu sebepten do layı, da, elektrik mühendisliği tahsil etmek isti yen bir Üniversite öğrencisi, eskiden düşünüle nin tersine olarak, elektronik bölümünü ' tercih etmektedir. Aşağıdaki kısımlarda Kuvvetli Akım Tekniği alanında da sanıldığından çok daha bü yük, ölçüde. İlerlemeler kaydedilmekte olduğu ve bu öğrenim dalı Ue Elektronik Mühendisliği ara sında çok sıkı bir bağ bulunduğu anlatılmıştır.

Büyük elektroteknik tesisler ve cihazları ilk defa, kullanan müşterinin cesareti büyüktür. Bu bakımdan mucit kadar ilk kullanıcı, da takdir ve teşekküre lâyık bir kimsedir. Zira zamanında işletmeye alınamıyan veya işletme aksaklıkları göstererek devamlı çalışamıyan büyük bir elekt rik santralı veya hadde tesisi büyük maddlî za rarlara ve müşküllere sebep olabilir.

Günlük hayatımızda gördüğümüz gibi, tabii ilimlerin ve tekniğin gelişimi için Devlet bütçe sinden yüksek meblağlar ayıran memleketlerde ilim ve sanayie sahip olmak kolaydır. Almanya da da Devlet araştırma faaliyetleri İçin büyük yatırımlar yapılmalıdır, özel teşebbüs elinden geleni yapmıştır. •

Araştırma ve Geliştirmede tş Bölümü :

Teknik uygulama ve metotların yeni çözüm leri dalma çok kısa zaman aralıklarıyla gerçek leştirilmektedir. Araştırma ve geliştirme İçin ya pılan masraflar gerek nisbi ve gerekse mutlak değer itibariyle gittikçe artmaktadır. Bu sebep ten Sanayii, Üniversiteler ve Kamu Araştırma Kurumları arasında gecikilmeden işbirliği sağ lanmalıdır, işbirliği İlk plânda Üniversiteler ve Kamu Araştırma Kurumları arasında gerçekleş tirilmelidir. Sanayiin araştırma ve geliştirme İçin ayıracağı hisse, riziko ve kazanaç düşünce sinden hareketle tesbit olunacaktır. Bununla be raber gözönünde tutulması gereken fayda nihai fayda olmalıdır. Hepimizin bilmekte olduğu hu sus şudur : • Yeni bir dünyaya girmek için alınan giriş bileti pahalıdır ve bu biletin karşılığı eski dünyanın hasılatı, mevcut tekniğin hasılaları, yani bugün satın almakta olduğumuz mamul lerin bedeli ile • amorti edilecektir.

Konvansiyonel Enerji Üretim Tekniği :

önce turbo genaratörlerin sınır güçlerinin nasıl yükseldiğine bir göz atalım (Şek. 1). Bu gelişme sadece, evvelce hiç billnmlyen yeni mal zeme bilgisi, termo ve' aerodinamik bilgilerin

jOOOOOkVA

.

21000V

Şekil :

«2 0 1930 19M S"'

1 — Almanya'da Tek Şaftlt 50 Hz. 3000 D/D Turbogeneratörlerin gelişmesi.

' t*3 Takdim edilen yazıda, yazar önce araştırma ve geliştirme faaliyetleri için Sanayi, Üniversiteler ve Kamu Araştırma Kuruluşları arasında sıkı bir işbirliği yapılmasına temas etmektedir. Bundan sonra da, son 10 ilâ 15 yılda, kesif bir araştırma ye geliştirme faaliyeti sonucunda konvan siyonel enerfi üretimi, elektrik maktnaları imalâtı, yüksek gerilim tekniği ve otomatizasyon tekniği alanlarında sağlanan önemli gelişmeleri örnekleriyle birlikte açıklamaktadır Halen ve gelecekte kuv vetli akım mühendisini özellikle meşgul edecek problemler direkt enerfi üretimi, uzay" araçlarının' enerfi ihtiyaçlarının karşılanması, süper iletgenler ve enerji taşıyan ışınlardır. Bu arada yazar, nükleer enerfi santrallannın bugünkü ve gelecekteki durumlarını da kısaca gözden geçirmiş bulunmaktadır Profesör yazışım bitirirken. Sanayiin, Üniversitelerin ve Kamu Araştırma Kurumlarının gerek milli sınırlar içersinde ve gerekse milletler arası alanda iş birliği kurmaları sayesinde Elektrik Mühendis liği konusunda yeni tatbikat alanları açılacağını bilhassa tebarüz ettirmektedir

Kuvvetli akım elektrik mühendisliğinin mevcut ve istikbale ait konularına değinen bu yazının

meslektaşlarımız çin iigi 'çekici olacağını ümit ederim.

Çeviren

kazanılması sayesinde olmuştur. Şek. 1 Alman yadaki tek şaftlı turbo generatörlerln ünite güçlerindekl artışı göstermektedir. 1930 yılında Schelle termik santralında kurulan 80 MVA, 3000 D/Dak. lık hava soğutmalı gurubun eşdeğer büyüklüğünde bir gurubun gücü bugün 400 MVA olabilmektedir. Stator sargılarının hidrojen gazı ile dahilen soğutulması ve sıvı soğutucular kul lanılmasıyla, evvelden tasavvuru mümkün olma yan bir usulle gurupların sınır güçlerinin yük seltilmesine muvaffak olunmuştur. Bundan son raki adımın atılması sadece müşteriden bekle nebilir.

Almanyada şimdiye kadar dört adet 300 MW, lık gurupların işletmeye alınmasına mukabil, In gilterede herbirı 500 MW'lık 50 kadar gurup tesis olunmuştur. Fransada 600 MWlık tek şaft lı iki ünite tesis olunmaktadır. ABD, de ise 1000 MW ve daha büyük güçteki ünitelerle meşgul olunmaktadır.

Otomatlzasyon : Kuvvetli akım ve elektronik mühendisliğinin birlikte yükselmesi özellikle otomatizasyon tek niğinde daha bariz olarak göze çarpmaktadır. Elektronik mühendisliğinin öncülerinden biri vak tiyle şöyle diyordu : «Çok yakın bir gelecekte verilerle (data) çalışan cihazlar, bugün motorlar, transformatörler veya ölçü aletlerinin durumla rında olduğu gibi, enerji tekniğinin tamamlayıcı parçalan haline geleceklerdir.» Misal olarak, elek trik santrallan otomatizasyonuna bir göz atalım. Mutat bir enerji santralı merkezi bir kumanda odasından kontrol edilmektedir. Bu kumanda merkezinde, sayıları birkaç bini bulabilecek olan ölçü değerleri ve veriler okunmakta ve kayde dilmektedir. Bu bilgiler, personeli, bilhassa ma kinelerin yolverilmesi, durdurulması veya arıza hallerinde uyarmaktadırlar. Bu sayede, bir sant

ralın çok pahalı ve karışık olan tesislerinden em niyetli olarak en ekonomik yoldan faydalanma kabil olmaktadır. Şek. 2 de otomatik olarak ça lışan bir elektrik santralı gösterilmektedir. Tesis, takriben 30 çeşit teknoloji gurubuna ayrılmış tır. Personel sadece guruba yolvermek, durdur mak ve yükü ayarlamak için fonksiyon gurup lanna kumanda eder. Herbir blok takriben 300 motorlu kumanda, 600 magnet kumandası ile kontrol edilir. Bir blok kumanda cihazı 30 kadar fonksiyon gurubuna kumanda eder, bu da tekrar 90 alt gurubu harekete getirir. Tesisin 6000 ölçü mahallinden gelen veri (data) akışı, okuma de ğerleri sisteminden geçerler. Burada işletme protokolları, arıza ihbarlan, tehlike ihbarlan gösterilir ve optimalizasyon hesaplan yapılır.

ABD, de elektronik hesap makineleri (Digi tal Computer) ler yardımıyla elektrik santraUa rının tam otomatik olarak çahştınlmalan sene lerdir uygulanmaktadır,

Fonksiyon guruplan otomatlzasyonu, enerji santrallannın sadece belirli kısımlannın otoma tizasyonunun yapılmasına ve adım adım santra lın tam otomatik hale getirilmesine imkân ver mektedir. Teklif ettiğimiz otomatizasyon tekni ğinde prensip yetişmiş ağacı toprağa dikmek değil, onu tohumu ekerek yetiştirmektir. Alman yada 1968 yılına kadar bütün santralların üçte birinin otomatik hale getirileceği hesaplanmak tadır.

Tam otomatik enerji santralı muhteşem bir gelişmenin başlangıcıdır ve program kumandası ve prozes hesaplarının, hernev'i büyük tesislerin teknolojilerinin mükemmelleştirilmesine sadece bir örnek teşkil etmektedir.

Ayni şekilde büyük hadde tesisleri de tam otomatik olarak çalıştırmaktadır. Burada oto

Ototnçtik

Nnartt

Şekil : 2 — Otomatik bir buhar santralının prensip şeması.

matlzâsyonun gayesi esas itibariyle rasyonel bir iş akışını sağlamaktadır. Bununla beraber ha len, bilinen usullere hiç itibar etmiyen mutlak bir otomatizasyon mevcut degilsir.

Çok Yüksek Gerilimli Dalgalı Akımla Enerji Nakli:

Artan güç ihtiyaçlarına paralel olarak enerji nakil gerilimleri de devamlı olarak yükselmek tedir. Gelecek yularda ABD, de ve SSCB, de 1100 KV, luk dalgalı akım şebekelerinin tesisine teşeb büs olunacağı muhakkak gözükmektedir.

735 KVluk ilk enerji nakil hattı geçen yıl Kanadada inşa olunmuştur. Bu tesis nihai kade mede 5000 MW taşıyacaktır (Şek. 3). Şimdiye kadar takriben 600 km. lik bu mesafeye ayni de ğerdeki güçler çok daha düşük gerilimlerle nak lediliyordu. Bu tesise ait cihazların büyük bir kısmı, çok yüksek geriUmU tecrübe hatlarında kazanılmış tecrübelerden İstifade edilmesi ga yesiyle Avrupada imal olunmuştur.

KANADA

naklin yanında doğru akımla bağlama kuflanil masını sağlamak üzere Almanya ve Avrupa çer çevesinde yürütülmektedir. Sovyetler Birliği >de, araştırma gayesiyle bir 1500 KV, luk tecrübe doğru akım enerji nakil hattı inşasını planlamak tadır.

Yüksek Gerilim Güç Şalterleri :

Şek. 4 yüksek gerilim şalterlerinin PA açma gücünün GVA cinsinden artış değerlerinin ve kg /MVA olarak G' şalter ağırlığının azalmasını göstermektedir. Uzun süre yağ kazanlı şalter lerin rağbette olduğu Anglo Sakson dünyasına mukabil, Almanyada çoktanberi az yağlı ve .yağ sız şalterler imâl edilmektedir. Yağ kazanlı şal terlerde açma gücünün MVA' sı başına 10 kg. dan fazla bir ağırlık gerekmekte idi. Bu değer bugün 1 : 10, dan daha azdır. 1930 yılında en büyük şalterin açma gücü 3000 MVA İken, bu değer bugün 60 GVA, nın üstüne yükselmektedir.

Vojjü soUerlerden <a yoöüuro geçi;

\ >

1/ 24

/ MVA 16

/

/S

<

BU)

«0

•B70

Şekil: 4 — Yüksek gerilim güç şalterlerinin ' PA açma gücü ve G'açma ağırlığı.

Şektl: 3 — Kana&a'da Ouebec HyıiTO ElecMc Commission'm 60 Uz; 735 kv Dalgalı Akım Enerji Nakil Hattt Sistemi.

Doğru Akımla Enerji Nakli :

Uzun kablolar üzerinde yüksek güçteki ener jileri nakletmek veya büyük takatli şebekelerin asenkron bağlantıları İçin yüksek gerilimli doğru akımlı enerji iletimi kayda değer ekonomik avan tajlar bahşetmektedir.

Elektroteknik alanında erişilen sıcaklık bandı:

Şek. öteki sıcaklık bandına bir göz atalım. Bundan takriben 40 yıl önce elektrik makinalan için emniyetli sıcaklıklar 50° C ilâ 120° C ara sında değişmekte idi (Şekilde a ile gösterilen bölge).

Almanyada 30 yıl evvel 120 KV, luk bir doğru gerilimle 10 ilâ 15 MW, lık enerji nakledilmekte dir. Bahlskonusu tesisler 1945, ten sonra sökül müştür. Bugün 400 KV üzerinde AEG, 3SW, ı_ BBC müşterek araştırma yapmaktadırlar, Enerjllf nakil problemlerinin 1 : 100 ölçekli model çalış maları, şebeke bağlamalarında dalgalı akımla

o c a k t ı k —* . Şekil: S — Sıcaklık banttan (1 ilâ 10> K")

Elektrik Müh&ndİBİt8!''JÜ4

damanla yürütülen araştırma ve geliştirme faaliyetleri sonucunda bu a bandı çabucak kayboldu. 100000" K'ya tekabül eden 10 noktası önemli bir gelişmedir. Bu değer şimdiye kadar stasyoner arkalarla elde edilen en yüksek sıcak lıktır. Fakat laboratuvar çalışmalarında 10 Mio "K'luk ve daha yüksek sıcaklıklarla ilgilenilmek tedir. Bundan sonraki ileri adım, 100 Mio°K da kararlı plâzmalara gelmek ve bu sıcaklığı teknik alanda çekirdek füzyonunun sıcaklığı haline ge tirmektir. Bu bir ütopik görüş değildir. Uzağı görmeyi ütopi olarak deyimlersek, istikbaldeki realiteleri de görememek durumuna düşeriz.

Direkt Enerji Dönüşümü :

Son zamanlarda çözümü için üzerinde en çok emek sarfedilen bir problem, ısının ve kimyasal bağ enerjisinin döner makinelere ihtiyaç göster meden doğrudan doğruya elektrik enerjisine dö nüştürülmesi konusudur.

En önemli dönüşüm araçları yakıt pilleri, ter moelektrik generatörler, termoiyonik konverter ler ve magnetohldrodinamik (MHD ) generatö rüdür. Halen bunlar arasında teknik ve ekono mik yönden önem taşıyanları yakıt pilleri ve MHD generatörleridir.

Yakıt pilleri kimyasal bağ enerjisini ısı ener jisine çevirmeksizin doğrudan doğruya elektrik enerjisine dönüştürme araçlarıdır (Soğuk yan ma). Bunlar, içlerinde elektrik enerjisinin ser best olarak kimyasal enerji şeklinde depo edil diği akümülâtör veya kuru pil bataryalarından ayrıdırlar. İdeal hâlde yakıt pilleri yakıt (mese lâ hidrojen) ve oksijen (veya hava) verildiği müddetçe elektrik enerjisi vereceklerdir. Bu prensip çok eski (W. Ostwald 1894) olmasına rağmen, ilk defa, 1945 te yoğun bir araştırmıya konu olmuştur. Bir elektroddaki yakıt elektron gönderirken, mevzii olarak ayrılmış olan muka bil oksojen elektrodu da elektronları çekmekte dir. Elektron alışverişi yoluyla bu iki elektrod arasmda bir gerilim farkı doğmaktadır. Bu ge rilim farkı kapalı bir devrede akım doğurur. Bu yeni teknikteki son derece güçlükler çıkaran problem elektrodlann yapısıdır. Soğuk yanma ürünü, meselâ su, hücreden atılmak zorundadır. Yakıt pilleri halen küçük takatlarda imal edil mektedir. 200 |wat, 11 volt, 18 A. gibi...

Bunlarda elektrolit olarak kalyum eriyiği kul lanılır, Eriyik yardımcı bir cihazla hücreye pom pa edilir. Yakıt (hidrojen gazı) ve oksijen çok az bir basınçla hücrelere sevkedilir. Randıman yaklaşık olarak %50 civarındadır. Yakıt pille rinin üstünlükleri şunlardır :

1. Karno prensibi ile sınırlanmıyan yüksek bir randıman,

2. Randımanın geniş mikyasta tesis büyük lüğüne bağlı olmayışı,

3. Hücrede hiçbir hareketli parça bulunma ması,

4. Gürültüsüz oluşu, 5. işletmede kısa süreli olarak aşırı yükle nebilmesi,

6. Hiçbir zararlı reaksiyon artığı bırakma ması.

Yakıt pilleri konusunda yapılan araştırma ların ağırlık merkezi ucuz yakıtları uzun ömür lü yüksek güçlü elektrodlarda kullanabilmeyi mümkün kılacak olan elektrod imali ve katali zörler için münasip malzemeyi bulmaktır. Bu yakıt pilleri tiplerinden bilhassa temiz olmıyan yakıtları kullanabilecek olanlar büyük önemi ha izdir. Burada, yeraltı gazındaki veya sıvı haldeki kömür hidrojeni istihsalinin mahallinde kullanıl ması kasdedılmıştir. Böylece, hidrojenin zor olan depolanma külfetinden kurtulunmuş olunacaktır.

Uzay yolculuğu tekniğinde, emniyet ve insan hayatı öneminin ekonomiden daha önce gelmesi sebebiyle, bugün dahi güneş pilleri gibi kul lanılmaktadır. Fakat, yerüstü nakliyatı dahi gü rültü, duman ve tehlike sebebiyle şimdikinden daha dayanılmaz hale geldikte şehirlerde veya denizlerde de yakıt pilleri tatbikat alanı bula caktır.

Magnetohidrodinamik Generatörler :

Konvansiyolen olmıyan bir usulle ısıdan ener ji dönüşümü yapılması yakıt pillerinde olduğu kadar basit değildir. Fakat bu yoldan büyük de ğerdeki güçlerin dönüşümü bahis konusudur. Bu usulde Carnot'ya göre teorik alarak mümkün olan randıman, çıkış sıcaklarının yüksekliği nis betinde büyük olmaktadır.

50°C türbin giriş sıcaklığı ile çalışan kon vanslyonel bir buhar santralı, % 70 bir termik randımanı ve % 40 pratik randımanı haizdir.

Magnetohidrodinamik generatör (kısaca MHD Generatörü) çok yüksek çıkış sıcaklıkları ile çalışmaktadır (3000 "C, a kadar).

Şek. 6 da konvansiyonel bir buhar santralının, bir MHD generatörü ile yapılan kombinezonu gösterilmektedir.

Bu üreteçte, çok yüksek sıcaklıklar sayesinde diğer doğrudan doğruya dönüşüm usullerinden daha yüksek bir randıman temin olunmaktadır. MHD generatörü, yüksek doğru gerilimler ve yüksek güçler verir. Bundan dolayı da büyük enerji istihsalinde ondülatörlerle birlikte çalış tırılır. Burada yanma hücrelerinde şimdiye kadar faydalanılmıyan yüksek sıcaklıklardan faydala nılır.

Vakit Katkı

M HO tconob 23O0TC

Açık çevrim

Hava Oksıjen karılımı

Şekil • 6 — Bir açık devreli doğru akım MHD gene ratörünün konvansiycmel bir buhar santralı ile kombinezonu

Lüzumlu ısı enerjisi bir yanma hücresinde istihsal olunur. Meselâ dizel yakıtının oksijenle yakılması, lyonlagmayı temin gayesiyle yakıt içersine kalyum karbonat katılır. Yanma gazı büyük bir elektriksel güce sahiptir. Bu plazma takriben 1000 m/sn lik bir hızla kendisini kesen bir magnetik alana çarpar. Plazma iki elektrod yardımıyla kenarlarından sınırlandırılmıştır. Magnetik alan muvacehesinde plazmanın elek tronları ve iyonları Faraday endüksiyon kanu nuna göre ters yönde hareket ederler. Böylece elektrodlar arasında bir elektriksel gerilim doğar. Bu gerilimin değeri plazma hızına, magnetik alan şiddetine, ve elektrodlar arasındaki mesa feye bağlıdır. Plazma çok yüksek bir elektriksel iletkenliğe sahip olduğundan generatörden kuv vetli akımlar alınabilir. Burada da bütün zor luk yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzeme temi ni konusudur.

Ingilterede eksperler takriben 10 ilâ 12 yıl sonra ilk MHD santralının kurulabileceğini söy lemektedirler. ABD eksperlerinin tahminlerine göre bu memlekette 1970 yılına kadar ilk MHD santralının İşletmeye alınması ve 1980 yılına ka dar da toplam enerji ihtiyacının % 6 sı mn MHD dönüştürücülerle karşılanması gerekmektedir.

Bununla beraber bu, bütün dünyada nükleer enerji santrallannın bilhassa Brutreaktörlerin Herki gelişmesine bağlı kalacaktır.

Uzay Araçlarının Enerji İhtiyaçları :

Uzay uçuşunun başarılı olarak gerçekleşmesi büyük ölçüde kumanda tablosu cihazlarının elek trik enerjisi ile beslenmesine bağlı olduğundan, uzay araçlarının enerji lhtiyacuun temini kuvvetli alam mühendisine enteresan görevler vermekte dir (Şek. 7).

Takriben 100 Wat'a kadar enerji sarfeden sistemler, hava tahmin uydusunda «Tiros» (30 W) ve muhabere uydusunda «Early Bird»

1GW

1MW

Çekirdek enerjisi

jyo

MHD Gen.

\

Turbo etekt.gstarA

1hW KunyasoNîoerji

Is moıycnV Kon. jrbo elekt sstem enerjisi _ yölzoQpTof

Nı

Kod.

\ l hücreleri! Batarya 1

eGlüenMe sgbeont.olrroydo.izteortompolar)

rejenaratıf yakıt hücre.

1W

Tmin 1h 1<J 1Ay

10a 100a

İsletme sûresi _ _

Şekil : 7 — Uzay uçuşlarında kullanılan enerji dönüştürücülerin kullanılma bantları

(45 W) uygulama alanı bulmuşlardır. Aktif te levizyon uyduları kilowatt mertebesinde güç sar fetmektedirler. ABD tarafından yapılan Mars ve Venüs sistemleri 2 ilâ 3 KW kadar güce ihtiyaç gösterirler, Aya indirmek üzere içersinde insan taşıyacak olan Apollo uzay araçlarının İhtiyaç ları da bu mertebededir. Buna mukabil İçinde insan bulunduran bir Ay istasyonunun gücü bir kaç 100 KW mertebesinde olacaktır. Mars'a git mek istiyecek uzay araçlarının 1,5 İlâ 2 yıl sü recek olan yolculukları için takat .htiyacının 10 ilâ 30 MW olacağı hesaplanmaktadır. Böy lece uzay araçlarının gücü bir kaç Wattan bir çok MW mertebesine yükselecektir. Bunların kul lanma zamanları da bir kaç günden birkaç seneye kadar değişmektedir.

Enerji kaynaklarının ve dönüştürücülerin se çimi, geniş bir teknik ilerleme sonucu tesbit olunacaktır. Burada bahis konusu olan, imkân nisbetlnde düşük güç ağırlıkları, bütün parça ların çok yüksek termik ve mekanik mukave

Elektrik Munendisllgl 114

meti ve uzay aracının dış yüzlerinin malzemesi nin yüksek bir güneş ışınları ısısına dayanması dır. Bu gelişmelerde birincil enerji olarak hatıra sadece güneş enerjisi ve nükleer enerji gelmekte dir. Güneş enerjisi yakıt tarzında verilmeyen yegâne birincil enerji şekildir. Güneş enerjisi zaman ve miktar itibariyle sonsuzdur ve bilhassa uzun süreli İşletme için elverişlidir.

Güneş enerjisi bataryalarında küçük güçler üretilir. Halen birçok sun'i peyklerde, mesela hava tahmin ve televizyon peyklerinde veya uzay ba lonlarında ve uzay istasyonlarında güneş enerji sinden faydalanılmaktadır. Bunlar peykin dış yü zeyine yerleştirilir. Bu şekildeki güneş enerjisi bataryalarının güç bandı 100 kWı ve ömrü birkaç seneyi bulmaktadır. Güneş enerjisi sistem lerinde hattâ bölgede de devamlı olarak elek trik enerjisi istendiğinden, depolayıcı olarak İlâ veten elektrokimyasal bataryalar (meselâ NlkeJ

Kadmiyum akümülâtörler) kullanılacaktır.

Uzay uçuşunda kimyasal enerji nükleer ener jide olduğu gibi araçla birlikte taşınacaktır. Çok büyük ihtiyaçlar halinde kimyasal enerji, en mü nasip olarak, yakıt pillerinde elektriksel enerjiye dönüştürülür. «Gemini» uzay kapsülüne yakıt pilleri konulmuştur ve «Apollo» uzay aracına da bunlardan konulacaktır.

Büyük güçler ve uzun işletme süreleri için enerji reaktörleri halen mümkün olan biricik enerji kaynağıdır. Birkaç KW ve takriben 25 KW arasındaki orta güçler için rakip olarak solar enerji sistemleri gelmektedir. Sonra, 100 KW'ın altındaki güçler için de termoiyonik enerji dünüş türücüleri gelmektedir.

Süper Betken :

Kuvvetli akım teknlğindekl araştırmanın ö nemli bir muvaffakiyeti, sıvı helyum veya sıvı hidrojenin sıcaklık bandında bulunan metal ha lindeki süper İletkenin bulunmasıdır (Şek. 5'teki 1 ve 2 noktaları).

Bundan takriben yarım asır kadar önce 1911 yılında Kamerlingh Onnes tarafından verilen Leyden Üniversitesi lâboratuvaruun bir tebliğin de, bazı metallerin mutlak sıfır noktası sıcaklı ğının yakınında elektriksel mukavemetlerini ta mamiyle kaybettikleri ve meselâ kapalı bir bo binde dışarıdan hiçbir yeni enerji verilmeksizin devamlı olarak akım alınabildiği haber verilmek te İdi.

Bu zamandan itibaren elektroteknikçinln ar zusu, çok soğutulmuş İletkenler kullanarak pra tik olarak kayıpsız enerji naklini gerçekleştir mek olmuştur. «Katı süper iletken> İn bulunması ve soğutma tekniğinin bugünkü seviyesi karşı sında bugün bu gayeye erişmek ütopik olmaktan

çıkmıştır. Süper iletken araştırması bütün dün yada geniş bir alâka yarattı ve bu maksatla bir çok teknik Kongre tertip olundu.

Süper iletkenli bobinlerde, çok az biir kaylp gücü altında çok yüksek değerlerde yereysel magnetik alanlar istihsal olunabilmektedlr. Bu gün 100 KOe'lik magnetik alanlara erişilmiştir. Bu alan şiddetini elde etmek için çalıştırılacak olan Heliyumkryostat cihazı için, kayıpları kar şılamak üzere bir kaç kllowatlık bir güç kâfi gelmektedir. Geçen yıl Hannover fuarında Sie mens firması tarafından yapılan Niob Zirkon alaşımlı malzemeden sarılmış süper iletkenli bobinler teşhir olunmuştur.

Niob Çinko veya Vanadyum Galyum tipli süper iletkenlerle 200 KOe'e kadar alan şiddet leri doğurulabilmektedir. Magnetohidrodinamlk generatörlerin gücü magnetik alan şiddetinin karesi ile orantılı olarak artmakta olduğundan süper iletkenlerle elde olunan magnetik alan şiddetleri büyük önem kazanmaktadır.

Süper iletkenler elektrik makinalan ve trans formatörlerin imalinde dahi kullanılabilecek ve belki de bundan sonraki gelişme o yönde olacak tır.

Enerji Taşıyan Işınlar :

Çekirdek fiziği tekniği büyük enerjiler veril mesi yoluyla ivmelendirllmlş olarak İstihsal olu nan ışınları kullanır. Hamburgtakl elektron Synchrotron'u Genf. teki CERN Avrupa tesisin de olduğu gibi. Bunun amacı çekirdek kuvvetle rinin yapısı hakkında bilgiler kazanmak ve bu suretle elemanter partikullere bağlı meselelere çözüm yolları bulmaktır.

Araştırmada, bu çok yüksek enerjili ışınların kullanılmalarının yanı sıra, bunların istihsal olunma teknikleri de gittikçe artan bir önem kazanmaktadır. Bütün maddelerin atom ve mole külleri üzerine ışınların etkilerini İncelemek gayesiyle de bir çok araştırmalar yapılmaktadır.

Enerjili ışınlar bugün hekimlikte, kimya sa nayiinde v.s., alanlarda tatbikata kavuşmuştur. Işınların kullanılmasıyla birçok yeni maddeler elde olunmaktadır. Sterilizasyon işlerinde kulla nılarak gıda sanayiinde önemli bir değişmeye yol açmıştır. Kısaca ışınlar kullanılmasıyla ya bir çok maddenin özellikleri iyileştiriliyor veyahut ta bunlar ekonomik olarak istihsal olunablliyor lar. ABD ve Sovyetler Birliğinde bu alanda bü yük ilerlemeler kaydedilmiştir.

Laser (Igm üretici) :

Laser, son derece yüksek özelliklerinden do layı ilim ve teknikte tamamen yeni imkânlar

bahsetmektedir. Uygun bir ortam (media) da hilinde canlı emisyonlarla bir elektromanyetik dalganın kuvvetlendirilmesi yoluyla çok yüksek yoğunlukta ekstrem bir monocromatik ışın istih sal olunabilmektedir. Orta güçteki bir yahut la ser, de takriben 4 Mio. W/cm2 lik bir güç yo ğunluğu elde olunabilmektedir. Bu şiddet, 0,1 mm'lik foküs çapındadır. Ayni çaptaki foküs lemedeki güneş ışınının şiddeti ise takriben 500 W/cm2 dlr.

Yakut laser, maden işleme tekniğinde (meselâ özel alaşımların işlenmesi, çok ince kaynak iş leri ve yan İletken kristaller) kullanılmaktadır.'

Laser familyasının en genç uzvu olarak 1962 yılında yan iletken laser bulundu. Bu laser, in prensibi bir dioddur. Yakut laser, de. ışınların optik yoldan istihsal olunmasına mukabil burada elektriksel yoldan üretilirler. Diod'un randımanı takriben <#> 50 dir. Bu suretle iletkensiz ener ji nakline doğru bir çıkış kapısı bulunmuştur.

Tabiatıyla ekonomik .olup olmıyacağı hususun da şimdiden bir gey söylenemez.

Reaktörlerin Gelişmesi :

Bugün dünya üzerinde 3300 MW toplam gü cünde 40 kadar atom santralı çalışmaktadır. Tak riben 11000 MW gücündeki atom santralları da inşa halindedir. EURATOM memleketlerinde 1970'e kadar 4000 MW, 1975'e kadar da 15000 MW takatında atom santralları kurulacağı he saplanmaktadır.

Batı Almanyada halen toplam santral takati 46000 MW olan konvansiyonel santrallar çalış maktadır. Bu değer 1975 te 80000 MW ve 1980'de 120000 MW olacaktır. Bu büyük artışlar iki yol dan karşılanacaktır :

1. 300 MW ilâ 600 MW'hk üniteler (hatta 1000 MWlık) tesis , olunarak,

2. Daha fazla nükleer enerji santralları ku rulmasıyla.

TABLO : 1 BATI ALMANYADA ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİMİ İÇtN TEStS OLUNAN

GÜÇ REAKTÖRLERİ

Santralın adı ve (Firma)

Gücü

Reaktör tipi

Soğutma, moderatör

Yakıt

Randıman

İşletme ye açılma yılı

Kani tecrübe sant. (AEG, GE)

Ayrı primer dev

reli, su kaynat

mak

%50 UO,

basma

%2,3 ilâ

%2,6

Kugelhaufen Reaktörü (BBC, Kurupp)

MZFR Karlsruhe (SSW)

Gaz soğutmalı

Helyum

yüksek sıcaklık Grafit

Tabii uranyumlu

basmçlı kazan

Grundremmin ger atom santralı (AEG, GE)

237 .

2 buhar devreli açık çevrimji Su kaynatmak

Llngen atom santralı (AEG)

KWO Obrikheim (SSW)

250 Nükl.,

90 Fosil

KKN Bavyera

atom santralı

Su kaynatman Kapalı çevrimli ve fosil yakıt Aşırı kızdırma Basınçlı sulu '

Basmçlı borulu

H20 •

C20 D20

% 20 UC

30,6

ve The

Tabii uran

yum

%2,6 UO2 29,6 Çelik

% 2 UO2

% 3 UO2

% 1,1 zen

ginleşti

rilmiş UO2 .

1965 1965 1966 1968 1968 1969

Elektrik. Mühendisliği

Mesela 1975, te toplam santral gücünün sa dece % 10 unun atom santralı olacağını düşün sek bile önümüzdeki 10 yıl içersinde 20 adet atom santralı kurulacak demektir.

Almanyada enerji İstihsali için kurulan' ilk atom santralı Kahlam Main'da araştırma mak sadıyla kurulan santraldi( Su kaynatmalı tipten). Bu santral 1962'den beri tam yükte çalışmakta dır. Tablo I. de halen Almayada kurulmakta olan atom santralları ile bunların karakteristikleri gösterilmiştir. Bugün nükleer santralların ekono mikliği ünite büyüklüğüne bağlıdır. 400 İlâ 500 MW ünite büyüklüklerinde fosil yakıtlara naza ran önemli tasarruflar sağlanmaktadır.

Atom Santrallannm tlerki Yıllardaki TekamUIU :

Atom santrallannın İstikbaldeki geliştirme amacı türbinlere giren buharın basınç ve sıcak lığını yükseltmek ve nükleer yakıtlardan en İyi şekilde istifade sağlamaktır. Halen enerji istih salinde kullanılan ham madde Uran 235 tir. Bu U 235, tabiatta mevcut uranyumda ancak % 0,7 nlsbetindedir. Nükleer yakıtların % 0,7 nin üze rinde U 235 e zenginleştirilmesi sadece büyük tesislerde ekonomik olabilmektedir. ABD, de ve muhtemelen de Sovyetler Birliğinde yapıldığı gibi. Zenginleştirme nisbetlyle birlikte hiç şüp hesiz yakıt fiyatı da artmaktadır. Kullanılan re aktör tipleri, basınçlı sulu reaktörler, ve kaynar sulu reaktörlerdir. Zenginleştirilmiş yakıtla {% 2 ilâ 3) çalışan bu reaktörler hafif sulu reaktör lerdir. Bunların yakıt masrafları tabii uranlı re aktörlerinkinln takriben iki katıdır. Buna mu kabil kuruluş masraflan azdır ve reaktör kal binin boyutları küçüktür.

Tabii uranyum kullanan reaktörlerin boyut ları büyüktür. Bunlarda iyi bir nötron ekonomisi sağlamak için Zirkonyum ve Berilyum gibi pa halı özel metal malzemeler kullanılır. Moderatör olarak ağır su (D20) bahis konusudur. Bu se beplerden tesis bedelleri çok yüksek olur. Bu yüksek masraflar tabii uranyumun düşük yakıt masraflan ve yakıtın çok daha ekonomik olarak kullanılmasıyla kompanze edilebilir. Yüksek ya kıt ekonomisi sağlaması ve ayni zamanda yakıt tedariki bakımından yabancı memleketlere bağ lı kalınmaması sebepleriyle tabii uranlı reaktör ler ilgi çekici olmaktadır. İngiltere ve Fransada en ziyade grafit moderasyonlu tabii uranyum reaktörleri üzerinde çalışılmaktadır.

İstikbalde, Çabuk Üretici, reaktörler üzerinde durulacaktır. Bu reaktörlerde moderatör yoktur ve hızlı nötronlarla çalışırlar. Yakıt olarak, Uran 238, den elde olunan Plütonyum 239 kul lanılabilir. Bu tip reaktörler, Uran 235, ile ça lışan reaktörlerden bir ilâ iki misli daha randı manlıdırlar. İstikbalde, yeni yeni, «Çabuk Üre tici» reaktör tipleri doğacaktır.

Daha çabuk neticeler alınması fizikçi, kimya cı, matematikçi, elektrik mühendisi, konstrük tör, malzeme uzmanı, ışınlardan korunma ve güvenlik uzmanlarının takım halinde çalışmala nyla mümkün olacaktır.

NETÎCE

Elektrik Mühendisliğinin klasik kanunlarının daima artan genişlikte kullanılmasıyla yeni ge lişmeler sağlanabilir. Konvansiyonel olmıyan tek nik sadece konvansiyonel tekniğin tamamlayıcı sı mahiyettedir. Araştırmalann gerek milli ve gerekse uluslar arası çerçevede yürütülmesi en tesirli yoldur.

KAYIP

Hüviyetimi kaybettim. Hükümsüzdür. E. M — 118

1154 Abdorrahman Mescioğlu

lfllI=IIIEIIIEIII=IIIEIII;3lll=IIIE!ll=lll=lll=lll=IIIEIII=lll=lll=lll=IIIHIII=lll=lll=MI=lll=lll=lll=IIIEIII=lll=IIIEIII=lll=IIIEIII=lll=IIIEni

î

İLAN

jg

Üj

S

yj

Köy îşleri Bakanlığı Yol, Su, Elektrik Genel Müdürlüğü Köy Elek

m

trifikasyonu için Elektrik Mühendisleri veya Y. Mühendisleri alınacaktır.

isteklilerin Köy Elektrifikasyonu kısmına müracaatları rica olunur.

Öİ

Î!Tüİ

E. M — 119.

İSTİ

Elefctrtk Mühendisliği 114