COP28 konferansı öncesinde UAEA, 2022 yılının önemli olaylarını ve ajans uzmanlarının küresel nükleer endüstrinin geleceğini şekillendireceğine inandıkları eğilimleri kapsayan Nükleer Teknoloji Görünümü 2023 raporunu yayınladı.
Nükleer kapasite artışları
UAEA, küresel nükleer üretim görünümünü üst üste ikinci kez yukarıya dönük revize etti. Kurulu nükleer kapasite, yüksek durum senaryosunda 2050 yılına kadar 873 GW’a çıkabilir ve bir önceki yılın yüksek durum tahminine göre %10 artabilir. Dolayısıyla nükleer enerjinin küresel elektrik üretimindeki payı mevcut %9,8’den %14’e çıkabilir. Bu senaryonun gerçekleşmesi için, mevcut filo genelinde ömür uzatma yoluyla uzun vadeli işletmeye sistematik geçiş yapılması ve önümüzdeki 30 yıl içinde yaklaşık 600 GW yeni kapasite inşa edilmesi gerekecek.
Rosatom bu hedefe önemli bir katkı sağlıyor. Rusya Devlet Nükleer Enerji Kuruluşu, 7 ülkede 22 güç ünitesi inşa ediyor ve 11 ülkede toplam 33 ünitenin inşası devam ediyor. Kuruluşundan bu yana geçen 18 yılda Rosatom, 9’u Rusya dışında olmak üzere 18 büyük güç ünitesi inşa etti. Bu yıl, Türkiye’de inşası süren Akkuyu NGS ve Bangladeş’te inşa edilen Ruppur NGS’ye taze nükleer yakıt teslim edildi.
Rapora göre, yeni inşa edilecek nükleer kapasitenin finansmanı halen zorluk teşkil etse bazı olumlu gelişmeler de yaşanıyor. 2022 yılında nükleer enerji, Avrupa Birliği’nin sürdürülebilir finans taksonomisine ve dünyadaki diğer taksonomilere dahil edildi. Genel olarak UAEA, düşük karbonlu elektriğin güvenilir tedarikine katkısı nedeniyle politika yapıcıların nükleere yönelik tutumlarında iyileşme olduğunu belirtiliyor. Rosatom tarafından nükleer güç santrallerinin inşa edildiği Türkiye ve Mısır, Paris Anlaşması kapsamında karbonsuz bir geleceğe yönelik ulusal katkılarına nükleer enerjiyi de dahil etti.
Küçük modüler reaktörler
Küçük ölçekli nükleer üretime olan ilgi, UAEA tarafından ortaya koyulan son trendlerden birini teşkil ediyor. Raporda, “Gelişmiş büyük su soğutmalı reaktörlerle SMR’lerin önümüzdeki otuz yıl içinde kapasite artışlarının büyük bölümünü oluşturması beklenmektedir” deniyor.
Rosatom, Akademik Lomonosov adlı yüzer nükleer güç santralini işletmeye alan dünyadaki ilk şirket oldu ve üç SMR projesine daha devam etti. Bu projelerden ilkini, Baimsky GOK maden sahasına elektrik sağlamak için dört açık deniz güç reaktörünün inşası oluşturuyor. İkinci proje ise Yakutistan’da kara tabanlı küçük ölçekli bir nükleer enerji santrali. Söz konusu iki projede RITM-200 reaktör teknolojisi çeşitli modifikasyonlarla kullanılacak. Ayrıca Rosatom, Sovinoye yatağına ve yakınındaki cevher sahalarına enerji sağlayacak Shelf-M reaktörlü küçük bir NGS’nin inşası üzerinde çalışıyor. Rosatom, küçük ölçekli nükleer santraller için yaklaşık on reaktör tasarımı geliştiriyor. Rosatom ile başta Moğolistan ve Myanmar olmak üzere diğer ülkelerin hükümetleri arasında küçük modüler reaktörlerin inşası konusunda görüşmeler sürüyor.
Yeni teknoloji
Raporda da belirtildiği üzere bazı ülkeler, gelişmiş ve daha verimli kısmen veya tamamen kapalı yakıt çevrimlerinin kademeli olarak devreye sokulması için mevcut su soğutmalı reaktörlerin gelişmiş versiyonlarını giderek daha fazla değerlendiriyor, inceliyor ve uyguluyor: “Rusya Federasyonu’nda, hızlı spektrumlu çekirdek olasılığı da dahil olmak üzere, su soğutmalı, su moderatörlü süperkritik basınçlı yenilikçi güç reaktörleri üzerine kavramsal çalışmalar devam etmektedir. Son tasarımlar küçük modüler versiyonlara […] odaklanmakta ve gelişmiş emniyet, güvenlik, ekonomi ve sürdürülebilirlik üzerinde durmaktadır.” Bununla birlikte Rosatom, tayf kaymalı kontrol reaktörü VVER-S ile ileri bir geliştirme aşamasına girdi (önceki sayımızda bu konudan bahsetmiştik).
Raporda erimiş tuz reaktörleri de gelecek vaat eden soğutucu teknolojileri arasında sayılıyor. Bu teknoloji Rosatom tarafından da enerji üretimi amaçlı olmasa da takip ediliyor. Soğutucu olarak erimiş tuz kullanılan bir araştırma reaktöründe, daha az radyoaktif fisyon ürünleri elde etmek amacıyla minör aktinitler için transmutasyon teknolojisinin denenmesi amaçlanıyor. Reaktörün 2030 yılında kritik aşamaya gelmesi planlanıyor.
Raporun ayrı bir bölümü hızlı nötron reaktörlerine ayrıldı. Dünya çapında Çin ve Hindistan’da birer tane ve Rusya’da üç tane olmak üzere faaliyette olan 5 sodyum soğutmalı hızlı nötron reaktörü bulunuyor. Rosatom, 1200 MWe kapasiteli BN-1200 adlı bir başka hızlı sodyum soğutmalı reaktör inşa etmeyi planlıyor. Reaktör için ilk betonun 2027 yılında dökülmesi öngörülüyor. Bir başka sodyum soğutmalı hızlı nötron ünitesi olan 150 MWe kapasiteli çok amaçlı araştırma reaktörü MBIR’ın inşası da devam ediyor.
Soğutucu olarak ağır sıvı metal kullanan teknolojiler giderek daha fazla ilgi çekiyor. Rosatom, 300 MWe kapasiteli BREST-OD-300 adlı pilot kurşun soğutmalı hızlı nötron reaktörünü inşa eden dünyadaki ilk şirket olarak bu konuda da bir adım önde.
Nükleer enerjinin elektrik dışı kullanımları
Nükleer Teknoloji Görünümü, bölgesel ısıtma veya ticari amaçlar için ısı üretimini (bağımsız olarak veya elektrikle birlikte), suyun tuzdan arındırılmasını ve hidrojen üretimini nükleer enerjinin en umut vadeden elektrik dışı uygulamaları olarak adlandırıyor. Rosatom tüm bu alanlarda da faaliyet gösteriyor. Örneğin, Çukotka’daki Akademik Lomonosov, yakındaki Pevek kentine ısı sağlıyor. Akkuyu’da reaktörler, sıhhi, içme ve yangın söndürme ihtiyaçları için su sağlamak üzere Rosatom tarafından tasarlanan ve üretilen bir tuzdan arındırma tesisi kuruluyor. Kola Nükleer Enerji Santrali, elektroliz yoluyla hidrojen üretimi için bir test tezgâhı tesisi kurmayı planlıyor. Bunun da ötesinde Rosatom, yıllık kapasitesi yaklaşık 110 bin ton olan bir hidrojen üretim tesisi ile 200 MWt yüksek sıcaklıklı gaz soğutmalı bir reaktörün tasarımı üzerinde çalışıyor. İlk ünitenin 2032 yılında inşa edilmesi bekleniyor.
Doğal uranyum
UAEA uzmanları incelemelerinde küresel tahminlerden alıntı yaparak önümüzdeki 5 yıl içinde uranyum talebinin yılda yaklaşık 160 milyon pound U3O8’den yaklaşık 190 milyon pounda çıkacağını belirtiyorlar. Raporda, “Spot uranyum fiyatında daha fazla artış beklentisiyle, NGS’lerin satın alma departmanlarının uranyum cevheri konsantresini ileriye dönük olarak satın almak ve uranyum tedarikçileriyle bir kez daha uzun vadeli sözleşmeler geliştirmek isteyeceği tahmin edilmektedir. Bu durum, 2027 yılına kadar yaklaşık 52,00 USD/lb U3O8’den yaklaşık 65,00 USD/lb U3O8’e yükselmesi beklenen spot uranyum fiyatını daha da artırma potansiyeline sahiptir” ifadelerine yer veriliyor. Gerçekler şimdilik tahminlerden daha iyi: 4 Aralık 2023 itibariyle spot fiyat 81,45 USD/lb oldu.
UAEA uzmanları şu tahminde bulunuyorlar: “Önümüzdeki beş ila on yıl içinde Avustralya, Brezilya, Kanada, Moritanya ve Namibya da dahil olmak üzere yeni uranyum madenlerinin açılması beklenmektedir. Ancak, bu yeni faaliyetlerden beklenen üretim, şu anda ikincil kaynaklarla doldurulan arz açığını kapatmak için yeterli olmayacaktır. Bu nedenle, önümüzdeki yıllarda geleneksel ve geleneksel olmayan yatak türleri de dahil olmak üzere uranyum arama faaliyetlerinin artması beklenmektedir.”
Rosatom’un, Rusya ve Kazakistan’da yataklar geliştirmekte ve araştırmalar yürütmekte olduğunu ve Tanzanya ve Namibya’da madencilik projeleri bulunduğunu hatırlatmakta fayda var.
Yakıt
Yakıt segmentinde UAEA uzmanları, mevcut büyük ölçekli reaktörler için yakıt güvenliğinin iyileştirilmesi, kazaya dayanıklı yakıtların geliştirilmesi, daha yüksek yakma ve zenginleştirme ve daha yüksek ortalama yakma yöntemiyle yakıt çevrimlerinin uzatılmasına ilişkin eğilimler olduğunu saptadılar.
Ayrıca, yeni reaktör tasarımları gelişmiş yakıtların geliştirilmesini gerektiriyor. Raporda, “[…] Yenilikçi nükleer yakıt konseptlerinin çoğunu üretmek için HALEU (U-235’te %20’ye kadar zenginleştirilmiş yüksek testli düşük zenginleştirilmiş uranyum – RN) gerekecek” deniyor. Amerika Birleşik Devletleri’nin gelişmiş reaktörler için bir HALEU altyapısı kurma planları olsa da şu anda sadece Rusya Federasyonu HALEU yakıt üretimi için bir tedarik zincirine sahip.
Rosatom, nükleer yakıtı daha güvenli ve daha uygun maliyetli hale getirmek için yeni yakıt bileşenleri ve yapısal malzemeler geliştirmek üzere sistematik olarak çalışıyor. Yakıt performansını iyileştirmek için başta kompozit olmak üzere yeni kaplama malzemeleri için üretim teknolojileri üzerinde çalışılıyor. Örneğin, kompozit silisyum karbür kaplama örnekleri bu yılın başlarında BOR-60 araştırma reaktöründe reaktör içi testlerin ilk aşamasını geçti.
Kullanılmış nükleer yakıt (SNF) yönetimi ve bertarafı için yeni yöntemlerin geliştirilmesi giderek daha önemli hale geliyor. Rosatom’un faaliyetleri SNF segmentinde birkaç alanı kapsıyor. Bu alanlardan ilkini, SNF’den, öncelikle karışık uranyum oksit (MOX) ve uranyum-plutonyum olmak üzere yeni yakıtların üretilmesi oluşturuyor. Örneğin, BN-800 reaktörü bir yıldır neredeyse tamamen MOX yakıtı yüklü bir çekirdekle faaliyet gösteriyor. Rosatom ayrıca ticari miktarlarda uranyum-plutonyum nitrür karışımı (MUPN) yakıtı elde etmek için de çalışıyor.
İkinci olarak, Rusya Devlet Nükleer Enerji Kuruluşu, SNF’nin yeniden işlenmesini, değerli bileşenlerin çıkarılmasını ve ardından en radyoaktif elementlerin (minör aktinitler) dönüştürülmesini sağlayan dengeli bir nükleer yakıt döngüsü konsepti geliştiriyor. Transmutasyon konsepti reaktör içi test aşamasına geldi. Aralık ayında, minör aktinitler, amerikyum-241 ve neptünyum-237 içeren MOX yakıtlı ilk üç yakıt demeti, Rosatom’un yakıt bölümünün bir parçası olan Maden ve Kimya Tesisi’nde kabul testlerini geçti. Yakıt demetleri 2024 baharında Beloyarsk NGS’deki BN-800 reaktörüne yüklenecek. Araştırmacıların beklediği üzere, amerikyum ve neptünyum hızlı nötronlar tarafından radyasyona tutulacak ve orijinal izotoplardan daha düşük radyoaktiviteye ve daha kısa yarı ömre sahip olacak daha hafif elementlere bozunacak.
Üçüncü olarak Rosatom, çeşitli kullanılmış nükleer yakıt ve radyoaktif atık türlerinin güvenli yönetimi için yöntemler, araçlar ve teknikler geliştiriyor ve bunları nükleer miras yönetiminde etkili bir şekilde uyguluyor. Bu uygulamalar, Rusya’nın Kuzey Kutbu bölgesinin kuzeybatısında uzun yıllardır başarıyla sürdürülüyor.
Dördüncü olarak Rosatom, kullanılmış nükleer yakıt ve radyoaktif atıkların nihai bertarafı için altyapı kuruyor. Son olarak Rosatom, eski maden sahalarında birçok rehabilitasyon girişiminde yer alıyor. Bu girişimlerden biri, geçen yüzyılın ortalarında madencilik faaliyetlerinin başladığı SSCB’deki ilk maden olan Özbekistan’daki eski Taboshar uranyum madeninde sonbaharda tamamlandı.
Yukarıda verilen bilgileri özetleyecek olursak, Rosatom’un faaliyetleri sadece nükleer endüstri trendleriyle uyumlu olmakla kalmıyor, aynı zamanda birçok durumda bu trendlerin ön saflarında yer alıyor.
