Viyana, geçtiğimiz Nisan ayının son haftasında, “Hızlı Reaktörler ve İlgili Yakıt Döngüleri: Gelecek için Sürdürülebilir Temiz Enerji (FR22)” konulu Uluslararası Konferansa ev sahipliği yaptı. Ticari amaçlı hızlı reaktörlerin işletilmesi konusunda uzun zamandır tek ülke olma özelliği taşıyan Rusya, konferansın kilit katılımcılarından biri oldu. Etkinliklerden bazılarının Viyana’da, bazılarının ise internet üzerinden gerçekleştirildiği konferans karma formatta düzenlendi.
Konferansın açılış konuşmasında söz alan Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı (IAEA) Genel Direktörü Rafael Mariano Grossi, küresel toplumun sürdürülebilir kalkınma, iklim değişikliğiyle mücadele ve enerji geçişinin zorluklarıyla meşgul olduğunu söyleyerek özellikle nükleer enerji teknolojileri ve hızlı reaktörlerin, insanlığın bu zorlukların üstesinden gelmesine yardımcı olacağını dile getirdi.
Mariano Grossi, konuya ilişkin şunları söyledi: “Hızlı reaktör sistemleri, tüm nükleer reaktörler gibi düşük karbonlu olmanın yanı sıra, sürdürülebilirlik konusunda da yakıttan önemli ölçüde daha fazla enerji elde eder, atığın çevresel ayak izini azaltarak kayda değer katkıda bulunur. Hızlı reaktörler, nesiller için sürdürülebilir temiz enerji sağlayarak daha güvenli ve daha verimli nükleer enerjiye yönelik bir köprü olabilir.”
Hızlı nötron reaktörleri, parçalanabilir madde olarak uranyum-238’den elde edilen plütonyum-239’u kullanır. Bu reaktörler, çok daha az doğal hammadde kullandıklarından geleneksel termal nötron reaktörlerine kıyasla çok daha verimlidir. Dahası, hızlı reaktörler termal nötron reaktörlerinden ortaya çıkan nükleer atıkları da işleme özelliğine sahiptir. Uranyum-238’in nükleer yakıt döngüsüne dahil edilmesi, yakıt potansiyelini 150 kat artırır. Bu nedenle, termal reaktörlü bir kümede çalışan hızlı reaktörlü nükleer üretim planı nükleer yakıt döngüsünü “kapatacaktır”.
Hızlı reaktörler, soğutucu olarak sıvı metal (sodyum, kurşun veya kurşun-bizmut ötektik) veya gaz kullanabiliyor. Küresel çapta nükleer teknolojinin önde gelen ülkeleri, hızlı reaktör teknolojisinin geliştirilmesine de yatırım yapıyor. Söz konusu ülkelerin temsilcileri, konferansta bu alandaki en son kazanımlara yönelik konuşma yaptılar.
Çin, Rusya Devlet Atom Enerjisi Kurumu Rosatom’un ortaklığıyla inşa edilen sodyum soğutmalı deneysel hızlı reaktörünü (CEFR) 2011 yılında faaliyete geçirdi. Çin, halihazırda hızlı reaktör tanıtım projesinin bir parçası olarak iki adet 600 MW sodyum soğutmalı hızlı nötron CFR-600 reaktörü inşa ediyor. 2025 yılına kadar başarıyla faaliyet göstermesi planlanan iki reaktörün bazı sistemleri ve ekipmanları Rosatom tarafından üretilecek. Konferansta söz alan Çin Atom Enerjisi Enstitüsü temsilcisi Yang Hongyi, Çin’in 2030 yılına kadar 1000 MW’lık bir ticari hızlı nötron reaktörü inşa etmeyi planladığını söyledi. Çin ayrıca 1 ila 3 MW kapasiteye sahip sodyum soğutmalı küçük modüler hızlı reaktör ve 1 MW’lık kurşun-bizmut soğutmalı reaktör tasarımı üzerinde de çalışmalarına devam ediyor.
Fransa, Amerika Birleşik Devletleri, Güney Kore, Hindistan ve Japonya da hızlı reaktör teknolojisinde ulusal araştırma programlarına sahip ülkeler arasında yer alıyor.
2001 yılında, 13 ülkeyi bir araya getiren uluslararası iş birliği programı IV. Nesil Uluslararası Forumu (GIF) hayata geçirildi. GIF, hızlı nötron reaktörleri de dahil olmak üzere, sodyum soğutmalı (SFR), kurşun soğutmalı (LFR) ve gaz soğutmalı (GFR) hızlı reaktör olarak ayrılan bu konudaki araştırmalarla gelecek vaat eden nükleer teknolojiye yönelik ortak araştırmaları teşvik etmeyi amaçlıyor.
Katılımcılar dört gün süren konferans boyunca geleceğin nükleer yakıt döngüleri, ekonomi, güvenlik tasarımı ve analizi, hızlı reaktörler için yeni yapısal malzemeler ve yenilikçi projelerin tanıtımının yanı sıra daha pek çok konuyu ele alma fırsatı buldular.
Rosatom’un Uluslararası ve Ar-Ge özel temsilcisi Vyacheslav Pershukov, konuya ilişkin yaptığı açıklamada, “FR22 eskiden yalnızca hızlı reaktör tasarımını tartışıyordu, artık çok daha geniş bir konu yelpazesine sahibiz. Bu kavramsal değişiklik, küresel nükleer toplumun yeni bir nükleer enerji geliştirme aşamasına geçişine de işaret ediyor” dedi.
Rakiplerinden önde
Rusya, Beloyarsk nükleer santralinde faaliyet gösteren BN-600 ve BN-800 sodyum soğutmalı reaktörleri ile hızlı nötron reaktörlerinin ticari işletiminde başarı geçmişine sahip tek ülke olma özelliğini devam ettiriyor. Rosatom’un temsilcileri, konferansta yeni yakıt üretiminden farklı, hızlı reaktörlerin inşasına ve kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesine kadar uzanan tescilli ticari teknolojilerinden bahsederken pratik deneyimlerine dayandılar.
Rusya halihazırda sodyum, kurşun ve kurşun-bizmut soğutmalı reaktörler de dahil olmak üzere çeşitli hızlı nötron reaktörleri üzerinde çalışıyor. Sodyum ve kurşun soğutmalı reaktör tasarımları Rosatom’un Proryv (Atılım) Projesinin bir parçası olarak geliştirildi.
Beloyarsk Nükleer Güç Santrali’nin 5’inci Ünitesi’nde inşa edilecek olan BN-1200 sodyum soğutmalı hızlı reaktörün detaylı tasarımı tamamlandı ve hazır durumda. İnşaata başlama kararının bu yıl içinde verilmesi beklenirken, reaktörün 2030’lu yılların başında çalışma evresine geçmesi planlanıyor. Vyacheslav Pershukov konuyla ilgili olarak şunları söyledi: “Yeni tasarım, BN-800 ile karşılaştırıldığında, yeni tasarım bazı yenilikçi çözümleri içeriyor. BN-1200 tarafından üretilen elektriğin maliyetini, geleneksel VVER-1200 reaktörlerinin ürettiğinden daha düşük hale getirecekler. Ayrıca hızlı nötron reaktörlerinin elektriği daha pahalı hale getirdiği efsanesini de ortadan kaldıracağız.”
Rosatom aynı zamanda BREST-OD-300 kurşun soğutmalı hızlı reaktörün inşasına da devam ediyor. Bu reaktörün temeli geçen yıl atılırken, faaliyet aşamasına 2026 yılında ulaşması planlanıyor. Kurşun soğutmalı hızlı reaktör, “kendinden güvenlik” denilen kriterleri karşılayacak. Bu kriterler, yapı malzemelerinin doğal yasaları ve özellikleri ile güvenliğin sağlanmasını ifade ediyor. BREST reaktörü, Tomsk Bölgesi’nde yer alan Seversk şehrinde bulunan pilot tanıtım merkezinde (PDEC) inşa edildi. PDEC, reaktörün yanı sıra yakıt üretimi ve yeniden işleme için iki modüllü bir tesise sahip olacak. İmalat modülünün inşaatı tamamlanırken, ekipmanın kurulumu da devam ediyor, reaktörün 2023 yılında devreye alınması planlanıyor. Öte yandan yakıt yeniden işleme modülü geliştirilme aşamasında iken, bu modülün inşaatının ise 2026’da başlaması bekleniyor. PDEC’in 2030’da tamamlanması ve işletime hazır hale gelmesi öngörülüyor. Vyacheslav Pershukov, konuya ilişkin olarak, “PDEC, girdi olarak sadece %10 oranında uranyum-238 (uranyum artıklarından ortaya çıkacaktır) ve çıktı olarak minimum uranyum atığı ile tam teşekküllü bir kapalı nükleer yakıt döngüsüne sahip olacak. Ayrıca, PDEC’in radyoaktivitesi doğal uranyumla karşılaştırılabilir olacak ve böylece radyoaktif dengeye de ulaşacağız” dedi.
Bununla birlikte, nispeten daha güçlü bir kurşun soğutmalı reaktör olan BR-1200 reaktörünün mühendislik tasarımını geliştirme çalışmaları devam ediyor. Bu tasarımın uygulanmasının, BREST reaktörünün işletime alınmasından sonra başlaması planlanıyor.
Rus şirketleri ayrıca kurşun-bizmut ötektik alaşımı ile soğutulacak olan SVBR-100 küçük modüler hızlı reaktör konsepti üzerinde de çalışıyor. Kurşun-bizmut teknolojisinin gelişimi, 1950’lerde Sovyetler Birliği döneminde başlarken, bu soğutucuya sahip deniz reaktörleri ise zaten yıllardır faaliyetteydi. AKME Mühendislik Şirketi CEO danışmanı ve Leipunsky Fizik ve Elektrik Mühendisliği Enstitüsü (Rosatom’un bir parçası) Direktörü Georgiy Torshinsky, bu teknolojinin avantajlarını FR22 uluslararası konferansında dile getirdi. Torshinsky, soğutucu olarak kurşun bizmutun artan güvenliğine ve potansiyel olarak yüksek verimliliğine de değindi.
