Nükleer Elektrik SantraliDünya genelinde üretilen elektrik enerjisinin yaklaşık %17’lik bölümü nükleer santrallerden üretilmektedir. Nükleer santraller kullanılan soğutucu cinsine, nötron enerjisine, yakıt içindeki fosil yakıt cinsine göre değişik isimler alırlar. Fakat genel olarak çalışma prensipleri aynıdır. Aşağıda PWR (Pressurised Water Reactor) tipi nükleer enerji şeması verilip çalışma şekli anlatılacaktır.
Aşağıdaki şekilde bir PWR tipi nükleer santralin şeması gözükmektedir. Bu tip nükleer santrallerde soğutucu H2O’dur. İki devre halinde soğutucu mekanizması vardır. Soğutucu su aynı zamanda moderatör görevi görmektedir. Reaktör kalbinde eşanjere ısıyı taşıyan 1. devre çalışma basıncı 155 bar, türbine buhar üreten 2. devrenin çalışma basıncı 30 bardır. 300 oC’lik bir çalışma sıcaklığı vardır. 1. devrede buharlaşma olmaması için basınç yüksek tutulmuş ve bu devreyi hapseden silindirik çelik kabın et kalınlığı 25 cm’dir. Bu silindirik kap özel çelikten imal edilmiş olup çapı 4-6 m ve yüksekliği 8-10 m kadardır. Çok özel imalat teknikleri gerektiren bu kabın imal edilmesi oldukça zordur. Yakıt olarak hafif zenginleştirilmiş uranyum kullanılır. Tabiattan çıkarılan uranyum içerisindeki %0.7 lik 235U oranı izotop ayırma işlemiyle %3.5 değerine çıkarılmıştır. Hedef 235U nun yavaş nötronlarla fisyonu olduğu için bu zenginlikte daha küçük boyutlarda inşa edilir. Yani kritik kütlesi ve kritik geometrisi daha küçüktür.

Nükleer Elektrik Santrali Şeması

Nükleer Elektrik Santrali


Şekildeki sistemin çalışması şu şekilde olur. Uranyum paketi yüksek sıcaklık kaynağıdır ve reaksiyona girerek suyu ısıtır. Yüksek basınç altında ısınan su buharlaşmadan boru içinde bir pompa yardımıyla döndürülür. Buhar üretecinden geçen sıcak su buradaki suyu ısıtarak buhar oluşmasını sağlar. Oluşan bu buhar basınç ile türbini döndürür ve türbine bağlı generatör ile elektrik üretilmiş olur. Türbinden çıkan buhar kondanserden geçerek tekrar yoğunlaşır ve başka bir pompa ile tekrar buhar üretecine pompalanır. Kondanserden geçen su soğutma kulesinde soğutulur. Bu sistemler su ihtiyacının karşılanmasının kolay olması için genellikle denize yakın yapılırlar. Ayrıca PWR tipi nükleer santralin bir avantajı da radyoaktif suyun veya buharın hiçbir şekilde türbine ulaşmamasıdır.

*Bu yazıda Doç. Dr. Sebahattin Ünalan’ın Nükleer Santral ders notları kaynak olarak kullanılmıştır.