Çernobil Kazası Bölüm 2 : Nükleer Santraller

Üstteki fotoğraf http://www.bellona.org/imagearchive/Doel.JPG sitesinden alınmıştır.

Yazı ve Fotoğraflar© Müjdat Üzel

Bu yazım Çernobil Kazası Bölüm 1: Atom Enerjisi isimli yazımın devamı niteliğindedir.

Nükleer Santralleri kim icat etti, bilmiyorum. Fakat muhtemelen bu fikrini devlet büyüklerine açıkladığında aralarında şu ya da şuna benzer bir konuşma geçmiştir:

Mucit: Amirim, ben bir şey  buldum ama..

Amir: Getir bakiyim neymiş?

Mucit: Elektrik üretiyor bu ama soğutmak lazım amirim. Soğutamazsanız var ya…

Amir: İyiymiş bu, yapalım.

Mucit: Abi kapalıyken bile soğutmak lazım bunu, bak söylemedi deme, sonra sakatlık çıkar..

Amir: Tamam, hallederiz, göl möl  kenarına yaparız, deniz kenarına yaparız. Suyla soğuturuz işte..

Bu konuşmadan da anlaşılacağı gibi tüm nükleer santraller çalışmaları esnasında bol suya ihtiyaç duyarlar. Aslında onlar suya falan ihtiyaç duymazlar. Reaksiyonu başlattıktan sonra ister soğutun ister soğutmayın yakıt bitene kadar bir şekilde çalışmasını sürdürecektir. Düzeltmek gerekirse nükleer santralleri kendi istediğimiz gibi çalıştırabilmek istiyorsak soğutmamız gerekir. Bu soğutma işinde (mucidin de yukarıda vurguladığı gibi) obsesif olmak gerekir. Şöyle ki nükleer reaktör çalışırken soğutmak gerekir, kapalıyken de soğutmak gerekir, arızalı iken de soğutmak gerekir, içinden çıkan kullanılmış yakıtları da soğutmak gerekir, savaş varken de soğutmak gerekir, deprem olsa da soğutmak gerekir. Soğutamazsak patlar, akar, kokar.

 Üstte gördüğünüz Keban Barajımız. 1330 Megawattlık kurulu gücü var. Tam bir gurur kaynağı, en büyük barajlarımızdan birisi. Büyük paralara mal oldu, halen çalışıyor. Sular altında kalan topraklar, tonlarca beton, bölgenin iklimini, yaşamını değiştiren bir yapı. Etkilenmemek mümkün değil. 1330 megawatt kurulu güç şu demek: Baraj doluysa, kuraklık olmadı ise yani tüm şartlar mükemmel ise bu baraj en verimli şekilde çalışırsa saatte 1330 megawatt elektrik üretecekmiş.

Keban Barajı 2011’de 6.3 Milyar Kilovat Saat Enerji Üretti

Bu hesaba göre Keban Barajımız saatte 720 megawattlık bir enerji üretebilmiş. Bu devasa yapıyı ve bilgileri bir kıyaslama yapabilmeniz için yer verdim. Çernobil’ de  çalışan her bir reaktör 1000 megawatt gücündedir. Kaza esnasında çalışan 4 ünite vardı. 4 ünitede inşa halinde idi.Her bir reaktör kemiksiz ve net olarak 1000 megawatt elektrik üretebiliyordu.(Her bir rekatörün ısıl güçleri 3200 megawatt idi)

Evet çocuklar sınav sorunuz şöyle: 1 kilometrekarelik  alana 8 adet Keban Barajı sığdırın. Süreniz 45 dakika. Başarılar dilerim…

Birçok tür reaktör mevcut. İlk önce hepsini anlatmayı düşündüm. Sonra vazgeçtim. Bizim konumuz Çernobil olduğuna göre sadece ondan bahsedelim. Diğer reaktör tiplerini anlatmanın lüzumu yok. Zaten reaktörün tipi ne olursa olsun reaktör kalbinde gerçekleşen zincirleme reaksiyon aynıdır.

Çernobil’ deki ve ve Rusyanın birçok yerinde halen çalışmakta olan bu reaktör :

• RBMK (Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy, “High Power Channel-type Reactor”)
• Grafit Moderatörlü Hafif Su Soğutmalı Reaktör
• Yüksek Güçlü Kanal Tipli Reaktör
• Kaynar Sulu Reaktör tipindedir.

Kaynak:http://en.wikipedia.org/wiki/RBMK

Bu tanımların hepsi aynıdır, aynı tip reaktörü anlatır. Wikipedia’dan aldığım yandaki şemada göreceğiniz şekil güzel bir özet. Biz içten dışa doğru RBMK tipi reaktörllerin temel özelliklerini açıklamaya çalışalım.

En içte zirkonyumdan yapılmış tüpler içine yerleştirilmiş uranyum pelletleri bulunur. Zirkonyumdan yapılmış pipetler gibi düşünebileceğiniz bu yakıt zarfları demetler halinde bir araya getirilir. Bu demetler aralarından su ve kontrol çubuklarının geçebileceği şekilde kalın ve sağlam çelikten yapışmış bir basınca dayanıklı kap içine konur. Buna reaktör kalbi denir. Yani reaktör kalbi kalın çelik ve hemen etrafında yaklaşık 1 metre kalınlığında beton ile çevrelenmiş her şeyin olup bittiği yerdir.Kontrol çubukları ise reaktör kalbinde süren zincirleme reaksiyonu  hızlandırmaya veya yavaşlatmaya yarayan grafitten yapılmış nötron yutucu özellikteki yapılardır. Grafit karbon kökenlidir ve yakıtların arasına sokulduğunda uranyum atomlarından çıkan nötronları yutmaktadır. Böylece radyoaktif bozulma esnasında ortaya çıkan nötronların  bazıları reaksiyonu devam ettirirken bazıları da ortamdan uzaklaşmış olmakta ve reaktör kontrol edilebilir bir hızda çalışmaya devam etmektedir.

Reaktör kalbine su alt kısımdan pompalar aracılığı ile girmektedir. Bu pompaların bile kendisine gelen suyun sıcaklığına göre performansları değişmektedir.Su sıcaklığı artarsa performansları düşmektedir. Reaktör kalbini soğutan ve aynı zamanda oluşan ısıyı çeken su 270 santigrat derecededir. Kaynamaması için basınç altında tutulmaktadır. Bir düdüklü tencere yaklaşık olarak suyun 110 santigrat derecede kaynamasına izin verecek şekilde dizayn edilmiştir. Pişirme işleminden sonra buharı boşaltırken hem içindeki basıncı hem sıcaklığı hem buharın yakıcılığını hem gücünü şöyle bir hayal edin. Reaktörü soğutacak suyun 270 santigrat derece olduğunu düşünün ve basıncın ne kadar yüksek olabileceğini düşünün.Ayrıca RBMK tipi reaktörlerde hem soğutma hemde buhar tribünlerinin çevrilmesinde kullanınlan suyun aynı olmasının ne demek olduğunu düşünün. Şöyle ki: Reaktör kalbinden ısıyı çeken suyun aynı zamanda soğutucu olarak kullanılması reaktör verimini arttıran bir özelliktir. Aynı zamanda buhar tribünlerini çeviriyor olması da yüksek derecede radyoaktif bir su ile haşır neşir olduğumuzu gösterir.Reaktöre alttan giren su reaktör kalbinin içinde kaynamaya başlamakta ve reaktörün üst kısmından 286 dereceye kadar ısınmış ama basıncı 70 atmosfere çıkmış buhar olarak buhar ayırıcılara gönderilmektedir. Burada suyundan ayrılan buhar tamamen kuru hale geldikten sonra tribünlere gönerilmektedir. Tribünleri çevirip soğumaya başlayan buhar ikinci bir soğutucu sistemden geçerek tekrar suya dönüşmekte  ve reaktör kalbine pompalanmaktadır. İşte devasa soğutma kulelerinde soğutulan su reaktör kalbinden gelen suyu soğutan ikinci sistemde dolaşan suya  aittir. Bu su radyoaktif değildir.Çünkü reaktör kalbinde dolaşan su ile onu soğutan su birbirinden iyi izole edilmiş olup aralarında sadece ısı değişimi yapılmaktadır.

Kontrol çubukları kazanın oluşumunda önemli rol oynamışlardır. Bunlar reaktör kalbine üstten daldırılmaktadır. Bazıları otomatiktir. Bazıları elle  kontrol edilmektedir. Reaktör kalbindeki yuvalarına özel vinçler aracılığı ile sokulmaktadır. Bu yaklaşık 15-20 saniye sürmektedir. Yani kontrol çubuğunun tamamen yerine yerleşmesi yaklaşık yarım dakika sürmektedir. Tüm kontrol çubuklarını yerlerine sokarsanız reaktörü kapatmış olursunuz. Bu durumda bile reaktör yaklaşık olarak ısıl gücünün  %7 si hızında çalışmaktadır.Yani tüm soğutma sistemlerin çalışamaya devam ediyor olması gerekecektir. Çernobilde kullanılan ve grafitten yapılan kontrol çubuklarının operatörler tarafından bilinmeyen en önemli özelliği ise reaktör kalbine ilk girdiğinde zincirleme reaksiyonu bir kaç saniyeliğine hızlandırıyor olmalarıdır. Yani olağan üstü bir durumda reaktörü kapatmak istediğinizde kontrol çubuklarının yerlerine yerleşmelerinin zaman alacağını ve ilk bir kaç saniyede reaksiyonun hızlanacağını hesaba katmanız gerekecektir.

RBMK tipi reaktörlerde bir diğer özellikte pozitif reaktivite katsayısıdır.Bu olayı kısaca şöyle özetleyelim. Soğutucu olarak kullanılan suyun nötron yutucu özelliği de önemli bir özellik olup reaktör dizaynında hesaba katılır. Bu reaktörler hafif su kullanır. Hafif su bildiğimniz sudur. Bu su kaynamaya başladığına yoğunluğu azalacak, yoğunluğunun azalması nötron yutucu özelliğinin azalmasına sebep olacak, bu reaktörün hızlanmasına ve daha ısınmasına yol açacak bu suyun daha fazla kaynamasına yol açacaktır. İşte bu pozitif reaktivite katsayısısı yönetilmesi ve kontrol altında tutulması zor bir süreçtir.Kontrolden çıkmaya müsaittir. Kazayı anlatırken tüm bunları tekrar hatırlayacağız.

Reaktör kalbini besleyen pompalar yedeklidir. Reaktör binasında genel şebekedeki elektiriğin kesilmesi esnasında devreye girecek dizel jeneratörler bulunmaktadır. Güvenliğini sağlamaya yönelik birçok sistem bulunmak ile birlikte Çernobil nükleer santarinde havaya uçan 4 numaralı reaktörün en dışında yer alması gereken ve çok kalın çelikli betondan yapılmış olması gereken reaktör binası yoktur. Maliyeti azaltmak amacı ile yapılmamıştır. Kazanın bu kadar büyük bir kirlenmeye yol açmasının en büyük sebeplerinden birisi bu binanın olmayışıdır.

Şekil Taek’ten alınmıştır.

Yandaki şekilde görülen klasik ve her şeyin tam olduğu avrupada kullanılan ve daha ileri özelliklere sahip reakörlerde bulunan ikinci bir acil durum kalp soğutma sistemi de Çernobilde bulunmuyordu.

Resimde şematize edilmek üzere ayrı olarak çizilen ikincil koruma kabı yani reaktör binası reaktör kalbinin yanında değil dışında yer alır. Yani reaktör kalbi  ve birincil koruma kabı reaktör binasının(ikincil koruma kabının) içindedir. Çerobil’n tasarımına esas teşkil eden kontrol çubukları, pozitif raktivite katsayısı, acil durum kalp soğutma siteminin olmayışı ve reaktör binasının olmaması bu felaketin ortaya çıkmasında etkin olmuştur.

Reaktörün o zaman için kurulmuş bir bilgisyaraı da bulunmakta idi. Bu bilgisayar rekatörün hızını ölçmeye yarıyordu. 4000 kadar veriyi işlemekte idi ve bir döngüyü 15 dakikada tamamlayabiliyordu. Üstelik u bilgilerin okunduğu ekran ana kumanda odasındaki kontrollerden 50 metre kadar uzakta idi.

Reaktör kalbinde yer alan ve reaktör hızını ölçmede esas olan sensörler reaktör %5’lik çalışma hızına ulaşana dek herhangi bir okuma yapamıyordu. Bunun anlamı şudur ki reaktörün tamamen kapatıldığı veya sıfırdan açıldığı durumlarda operatörler tamamen kör olarak kişisel bilgi, beceri ve deneyimlerine göre reaktörü açıp kapatmaktaydı. Bir nükleer santralin işletilmesinde bana en ilginç gelen noktalardan birisi de bu olmuştur.

Reaktörü durdurma, kapatma gibi işlemlerde özel kuralları ve tanımları olan şeylerdir.Bunu da elimden  geldiğince açıklamaya çalışacağım. Acil bir durumda reaktörün koruma sistemleri neredeyse insan müdahalesine gerek kalmadan reaktörü durdururlar. Yani tüm kontrol çubuklarını yuvalarına sokarak reaktörü mümkün olan en yavaş hızına düşürürler. Bu durumda bile reaktör ısı üretmeye devam etmekte olup soğutulmaya ihtiyaç duymaktadır. Reaktörün tamamen durması için içinden yakıt çubuklarının çıkarılması gerekir. Bu durumda hala ısı üretmekte olan ve yüksek derecede radyoaktif olan bu yakıtlar reaktörün içinde başka bir havuza alınırlar. Burada bir süre daha soğutma sistemleri ile misafir edildikten sonra yeniden işleme, içlerindeki plütonyumu saflaştırma veya bertaraf işlemleri için nakledilirler. Yani reaktör kalbinden çıkan yakıt demetleri de  bir süre ışınım yapar ve ısı üretir.

Toparlamak  gerekirse Rusların yapmış olduğu bu RBMK tipi reaktörler işletmesi zor olan, verimli ama tehlikeli reaktörlerdir. Bir daha ki yazımda sizlere kazayı anlatacağım.

Sevgiler, saygılar..