Çukotka’da Nükleer Enerji
22 Mayıs’ta dünyanın tek yüzen nükleer güç santrali (FNPP) Akademik Lomonosov faaliyete geçti. Rosatom’un elektrik enerjisi bölümü Rosenergoatom CEO’su Andrei Petrov, devreye alma talimatını imzalarken, “Bugünden itibaren, Çukotka – Pevek’te yüzen bir nükleer santral inşa etme ve işletmeye alma projesi tamamlanmış sayılabilir. Rusya’da ve dünyanın en kuzeyindeki on birinci nükleer santral haline geldi” diye konuştu.
Santral ilk olarak 19 Aralık 2019’da yerel elektrik şebekesini besledi. Bir ABD enerji endüstrisi yayın organı olan POWER Magazine, bu olayı, 2019 yılında küresel nükleer üretim endüstrisindeki altı kilit olayı arasında saydı. 8 Haziran itibariyle FNPP 51,89 milyon kWh elektrik üretti.
Akademik Lomonosov, Rusya’nın en kuzey bölgelerinden biri olan Çukotka’da faaliyet gösteriyor. Bering Boğazı ile bölünen Pasifik ve Kuzey Kutbu okyanusları kıyısındaki Çukotka, Rusya’nın kuzeydoğu kesiminde yer alıyor. Rusya’nın ulusal enerji şebekesine bağlı olmayan bu uzak bölgede, bölgesel ekonomi ve günlük yaşam için güvenilir bir yerel elektrik enerjisi ve ısı kaynağı hayati önem taşıyor. Bölgesel Endüstriyel Politika Bölümü başkanı Viktor Bochkaryov, “Yerel ekonomi için yeni bir enerji kaynağı olarak, Chaunsky-Bilibino Sanayi Bölgesinde şirket ve konutlara güvenli elektrik enerjisi arzı sağlayacak” şeklinde konuştu.
FNPP, Pevek için ana sıcak su kaynağı da olacak. Mart 2020’de yerel yetkililer, FNPP’nin 1 Temmuz’da 5 Pevek Bölgesi’ne ısı vermeye başlamasına dair bir sözleşme imzaladılar. Geri kalan bölgelere 2021’den itibaren FNPP’den ısı sağlanacak. Bu çalışma Rosatom’un bağlı kuruluşu Elkon Maden ve Metalurji Kurumu tarafından yürütülüyor.
Bugün FNPP, Chaunsky-Bilibino Bölgesi’ndeki tüketicilerin yaklaşık %20 ’sine elektrik sağlıyor. Chaunskaya Birleşik Isı ve Enerji Santrali’nin de yerel tüketicilerin küçük bir bir kısmına elektrik sağlaması nedeniyle Bilibino Nükleer Santrali, şimdilik ana enerji tedarikçisi olmaya devam ediyor. Chaunsky-Bilibino Sanayi Bölgesi şebekesine verilen güç, Pevek ve Bilibino şehirlerine, Rutkuchi, Keperveem ve Chersky ilçelerine, Mayskoye ve Karalveem madenlerine ve Çukotka altın madenciliği kooperatifine dağıtılıyor. Çukotka yetkililerine göre, Kekura ve Peschanka madenleri bu yılın sonlarında güç kaynağına bağlanacak. FNPP’nin demirlendiği Bilibino ve Pevek arasında bir iletim hattı inşa edildiğinde, Bilibino NGS kademeli olarak hizmet dışı bırakılacak. Yeni iletim hattının 2023 yılında inşa edilmesi bekleniyor.
1974-1976 yılları arasında inşa edilen Bilibino NGS, Sovyetler Birliği’ndeki ilk küçük nükleer santral. SMR’lerin asıl tasarım amacı olan uzak bölgelere elektrik enerjisi sağlıyor. Elektrik üretiminin yanı sıra, Bilibino NGS şiddetli çevresel koşullarda gerçekleştirilen nükleer operasyon konusunda kapsamlı bir deneyim birikimine yardımcı oldu.
Rosatom’un ilgisini çeken bir başka Çukotka merkezli proje de Baimsky maden tesisinde, Peschanka porfiri bakır yatağından çıkarılan cevheri işleyecek küçük bir üretim santrali. Bu santral 250 MW elektrik enerjisine ihtiyaç duyuyor. Rosatom, üç adet RITM-200 reaktörlü 342 MW’lık bir nükleer santral inşa etme teklifinde bulundu . Çukotka koşullarında, böyle bir santralin maliyetinin 200 milyar Ruble (3 milyar Amerikan Doları) civarında olacağı tahmin ediliyor. Rosatom, Baimsky maden tesisi için nükleer santral yapımını Peschanka Projesi paydaşlarıyla müzakere ediyor.
Devlet nükleer şirketi, iki farklı alanda, Çelyabinsk Bölgesi ve Yakutistan’da küçük bir nükleer santral inşa etme imkanını da görüşüyor. Bu iki santral büyük endüstriyel santrallere enerji sağlayacak.
Rosatom, diğer ülkelerde de RITM-200 esaslı üretim santralleri kurmaya hazır. Rusatom Yurtdışı temsilcileri, 2019’da Çek Cumhuriyeti’nde düzenlenen Küçük Modüler Reaktör Konferansı’nda küçük nükleer santrallerin kabiliyetleri hakkında bilgi verdiler. Mayıs ayında da, karadaki küçük nükleer santraller için RITM 200 reaktörlerinin uzun hizmet ömrü (60 yıl ve üzeri), öngörülebilir enerji fiyatları, yenilenebilir enerji kaynaklarıyla uyumluluk, ısı üretimi ve suyu tuzdan arıtma gibi avantajlarını sunmak için bir seminer düzenlendi. Küçük nükleer santrallerin avantajları aşağıda detaylı olarak sunuluyor.
Kıyı uygulamaları RITM-200 teknolojisinin geliştirilmesinde bir sonraki adım olacak. Arktika, Sibirya ve Ural buzkıranlarına da aynı tasarıma sahip altı reaktör monte edildi.
Uluslararası Bakış
IAEA’ya göre, yaklaşık 50 farklı SMR konsepti ve tasarımı var. “Çoğu çeşitli geliştirme aşamalarında bulunuyor ve bazılarının yakın vadede etkin olarak kullanabilir olacağı iddia ediliyor. Şu anda Arjantin, Çin ve Rusya’da ileri yapım aşamasında olan dört SMR var.Ayrıca mevcut ve yeni birkaç nükleer enerji ülkesi SMR araştırma ve geliştirme faaliyetleri yürütüyor.”
İşte en iyi bilinen SMR kavramlarına kısa bir genel bakış:
ABD’de NuScale, fikrini hayata geçirmeye çok yakınlaştı. Bununla birlikte, NuScale’in sertifikasyon sürecinden geçen reaktörü, Reaktör Koruyucuları Danışma Komitesi’nde (ACRS, ABD Nükleer Düzenleme Komisyonu’nun bir parçası) bazı soruları gündeme getirdi. Rus basınına göre, acil çekirdek soğutma sisteminin aktivasyonu ve buhar jeneratörlerinin tasarımı bazı endişeleri artırıyor. Haziran ayındaki ACRS toplantısının gündemi, değişken bor değerinin büyüklüğü ve NuScale tasarım sertifikası ile ilgili bir son bildiriye dair konuları içeriyor
NuScale tasarımında, ana avantajını oluşturan küçük boyutlu sarmal bobin buhar jeneratörleri (HCSG) kullanılır. Ancak bunlar, ABD’li şirketin kullanmayı planladığı buhar jeneratörü için uygun değiller. Borularının uzunluğu 26,5 metre ve ayrıca sarılmış olmalarına rağmen jeneratör boyutu çok yüksek. Buhar üretimini azaltmak için basıncı artıracak şekilde hem reaktör hem de jeneratör dikey olarak uzatıldı.
Artan yüksekliğe rağmen, birincil döngüde hala bir miktar buhar oluşuyor. Buhar kabarcıkları çöküyor mu birleşiyor mu sorusu ise henüz belirsiz gözüküyor. Birleşirlerse, büyüyen buhar hacmi, çekirdeğe girişte soğutucu akışkanın akış hızını ve sıcaklığındaki ve yoğunluğundaki dalgalanmaları (soğuk/sıcak değişimlerini) artırırarak reaktifliğin bozulmasına yol açabilir.
Daha da kötüsü, bazı faktörlerin buhar üretimi süreci üzerindeki etkisi henüz tam olarak araştırılmadı. Bu faktörler arasında, yakıt elemanlarından soğutma akışkanına gecikmiş ısı transferi, yakıt elemanlarının ısı iletkenliği ve sıcaklığı (birikmiş enerjisi) ve birlikte hareket ettiklerinde bu faktörlerin etkileri (zayıflatma veya güçlendirme) bulunur. Sonuç olarak, güç değişimlerindeki buhar üretimi, sıcaklık, yoğunluk, reaktiflik dalgalanmaları da düzenli değil. Basınçlandırıcı bu dalgalanmaları zamanında telafi edemez. Reaktör çekirdeği de kendi kendini kontrol etmez, bu nedenle, aslında bir saniyeden kısa bir zamanda, aslında eş zamanlı olarak yanıtlanması gereken reaktiflik bozulmalarına cevap vermek için neyin nasıl kullanılacağı henüz net değil.
Bu Nisan ayında ABD Enerji Bakanlığı yeni nesil nükleer reaktör üretme planlarını açıkladı ve yeni nesil bir reaktör geliştirmeyi desteklemek için bir sözleşme yapmak üzere ihaleye çıktı. Ohio, Portsmouth’daki gösteri reaktörüne bir alan hazırlamak için 5,4 milyon Amerikan Doları ayrıldı.
Arjantin’de, işletme halinde olan Atucha I Nükleer Santrali’nin yanına 25 MW CAREM küçük modüler reaktör inşa etme planı geçen yıl askıya alındı. Arjantin Enerji Bakanı Sergio Lanziani’ye göre, askıya alma işi, bir taşeronun yaptığı ihlallerden ileri geliyor. Buna karşılık taşeron, askıya alma işleminin hükümetin iş için zamanında ödeme yapamaması, tasarımda yaptığı değişiklikler ve teknik belgelerin zamanında teslim edilmemesinden kaynaklandığını söyledi. Nisan ayında inşaatın yeniden başlayacağı açıklandı.
Çin, bir yüzen nükleer enerji santrali için kendi tasarımını geliştirmeye karar verdi. Bu Ocak ayında Çin’de bir gösteri reaktörünün inşası için hazırlık yapmak üzere bir çerçeve anlaşma imzalandı. Anlaşmayı imzalayanlar CIMC Deniz Mühendisliği Araştırma Enstitüsü ve Çin Ulusal Nükleer Anonim Şirketi CNNC’nin bir parçası olan Taihai Temiz Enerji (Shandong) Şirketi.
Genel olarak bakıldığında, Akademik Lomonosov’un son yıllarda işletmeye alınan küçük nükleer santrallerin tek başarılı örneği olduğunu gösteriyor. Diğer tasarımların geliştirilmesi birçok ülkede devam etmesine rağmen henüz bunlar hala işletmeye alınmaktan uzak aşamalarda bulunuyorlar.
Akademik Lomonosov nedir?
Yüzen nükleer santral Akademik Lomonosov, her biri 35 MWe (Megawatt Elektrik) kapasiteli iki KLT-40S reaktöre sahiptir. FNPP’nin toplam 77 MW’a (Megawatt) kadar elektrik ve 146 Gcal/s (gigakalori/saat) (300 MW) ısı kapasitesi bulunuyor. 21.500 metrik ton motor hacminde, 140 metre uzunluğunda ve 30 metre genişliğinde olan Akademik Lomonosov’un tasarım ömrü 40 yıl, onarım aralığı ise 12 yıl.
Neden SMR?
(Tanıtım yazısı: A. I. Leiptomsky Fizik ve Elektrik Mühendisliği Enstitüsü, Rosatom’un bir iştiraki)
Şu anda dört temel tasarım var:
Hafif su reaktörleri en düşük teknoloji riskine, hızlı nötron reaktörleri daha küçük ve basit hale getirilebilir ve daha uzun yakıt ikmal aralığına sahip olurken, erimiş tuz reaktörlerinin de bazı avantajları bulunuyor.
