Dengeli Nükleer Yakıt Döngüsü (Balanced NFC), Rosatom’un iştirakleri TENEX ve TVEL tarafından geliştirilen yeni bir ürün yelpazesini teşkil ediyor. Rosatom’un başka hiçbir ülkede örneği bulunmayan Dengeli Nükleer Yatık Döngüsü önerisi, kullanılmış nükleer yakıt yönetiminde en ileri yaklaşımları sunuyor.
Rus nükleer kuruluşunun temsilcileri, geçtiğimiz günlerde Kazakistan’da düzenlenen KazAtomExpo forumunda yeni ürün grubu hakkında iki sunum yaptı.
Dengeli NFC, nükleer yakıtın geri dönüşümü kavramına dayanıyor. Gerçek şu ki, nükleer yakıtın başlıca bileşeni olan uranyum, reaktörün işletimi sırasında tamamen yanmıyor. Bununla beraber nötron reaksiyonları, nükleer yakıt bileşeni olarak da kullanılabilen ve ısı üreten bir başka bölünebilir malzeme olan plütonyum üretiyor. Kullanılmış nükleer yakıttan (SNF) çıkarıldığında, bu elementler taze yakıta dönüştürülebilir, böylece doğal uranyum ihtiyacı ve nihai bertaraf için gönderilen atık miktarı büyük ölçüde azaltılabiliyor. Bu, Dengeli Nükleer Yakıt Döngüsü kapsamında tekrar eden yeniden yakıt işleme sürecinin özünü oluşturuyor.
Müşterilere sunulan bir ürün olarak Dengeli NFC, şu dört farklı hizmeti içeriyor: İlk olarak kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi ve yüksek seviyeli radyoaktif atıkların ayrıştırılması, ikinci olarak uranyum-plütonyum yakıt üretimi, üçüncü olarak hızlı reaktörlerde minör aktinitlerin imhası ve dördüncü olarak kullanılmış nükleer yakıt ve yüksek seviyede radyoaktivite içeren atıkların uzun süreli depolanması ve taşınması için sistemler. Bu dört hizmet, ticari reaktörlerden çıkan kullanılmış nükleer yakıtın yönetimiyle ilgili tüm görev yelpazesini kapsıyor. Müşteriler hizmetleri tek tek ya da tam paket halinde sipariş edebiliyor. Su soğutmalı su moderatörlü reaktörler için tasarlanan hizmetler, VVER’ler, Basınçlı Su Reaktörleri (PWR), Kaynar Su Reaktörleri (BWR) gibi farklı reaktörler için de uygun. Belirli tasarımlar müşterinin ihtiyaçlarını ve kıstaslarını karşılayacak şekilde özelleştirilebiliyor.
Nasıl çalışıyor? Kullanılmış nükleer yakıtın çıkarılması ve yeniden işlenmesi
Kullanılmış yakıt havuzunda soğutulan kullanılmış nükleer yakıt, sızdırmaz taşıma ve elleçleme konteynerlerine dolduruluyor. Kullanılmış yakıt miktarı arttıkça, daha yüksek kapasiteli depolama varillerine yeniden yükleniyor. Varillerin sayısı bir konvoy oluşturmaya yetecek düzeye ulaştığında variller Rosatom’un tesislerinde yeniden işlenmek üzere Rusya’ya gönderiliyor. Kullanılmış yakıt parçalara ayrılırken (fraksiyonlara) en ilginç dönüşümler burada başlıyor. İlk olarak uranyum (toplam yakıt kütlesinin yaklaşık %96’sı) ve plütonyum (yaklaşık %1,2) çıkarılır ve farklı yakıt türlerinin yeni parçalarının yapımında kullanılabiliyor. Daha sonra neptünyum, amerikyum ve küriyum gibi küçük aktinitler çıkarılır ve bertaraf edilmek üzere hızlı nötron reaktörlerine gönderiliyor. Son olarak, “kısa ömürlü parça” olarak adlandırılan ve çoğunlukla stronsiyum ve sezyumdan oluşan kısım cam benzeri bir maddeye dönüştürülerek nihai imhaya gönderilir.
Taze yakıtın üretimi
Nükleer santral işletmecisi, kullanılmış nükleer yakıttan geri kazanılan malzemelerden üretilmiş yakıt siparişinde bulunabiliyor. Termal nötron reaktörleri ya yeniden işlenmiş uranyumdan imal edilen yakıt ya da uranyum ve plütonyum karışımı içeren REMIX yakıtı kullanabiliyor. Söz konusu yakıt, uranyum yakıtı ile aynı şekle sahip olsa da nötronik parametreler açısından farklılık gösteriyor. Eğer müşteri bu seçeneği kullanmak istemezse, yeniden işlenmiş uranyum ve plütonyum Rusya’daki reaktörler için yeni yakıt üretiminde kullanılıyor.
Minör aktinitlerin dönüşümleri
Bu aslında Dengeli Nükleer Yakıt Döngüsü paketindeki en sıra dışı hizmeti teşkil ediyor. Uzun ömürlü ve yüksek radyotoksik transuranik elementler olan minör aktinitleri hızlı nötron reaktörlerinde yakma fikrini hayata geçiren dünyadaki tek şirket olduğundan Rosatom’un piyasada benzeri bulunmuyor. Temmuz 2024’te, yakıt demetlerine minör aktinitlerin eklendiği üç yakıt demeti ilk kez Beloyarsk Nükleer Güç Santrali’ndeki BN-800 reaktörüne yüklendi. Bu konu bir önceki sayıda ayrıntılı olarak ele alınmıştı.
Hızlı bir reaktöre yüklendiğinde, amerikyum ve neptünyum kısa ömürlü veya kararlı elementlere dönüşüyor ve radyoaktiviteleri yaklaşık 300 yıl içinde doğal uranyum cevheri seviyesine iniyor. Bu, bertaraf için gönderilen radyoaktif atık miktarını ve oluşturabileceği tehlikeyi önemli ölçüde azalttığı için büyük önem taşıyor. Karşılaştırma yapmak gerekirse, kullanılmış nükleer yakıt işlenmediği takdirde en az 700 bin yıl potansiyel olarak tehlikeli olmaya devam ediyor.
Depolama ve nakliye
Söküm ve geri dönüşüm hizmetleri talep eden müşteri ayrıca nakliye konteynerleri, yüksek kapasiteli depolama varilleri ve tüm bunları barındıracak konteyner depolama tesisleri de satın alabiliyor. Tüm bu parçalar yakıtın taşınmasını, depolanmasını ve nakliyesini güvenli ve emniyetli hale getiriyor. Akkuyu, bu hizmeti sipariş eden ilk nükleer santral olma özelliğini taşıyor.
Rosatom, bu yılın şubat ayında pilot taşıma ve elleçleme konteyneri TUK-137T.A1’i sahaya teslim etti.
Dengeli Nükleer Yakıt Döngüsü hizmetini sipariş eden müşteriler için Rosatom, kısa ömürlü yüksek aktiviteli fraksiyonu yaklaşık 30 yıl boyunca depoluyor. Daha sonra bu fraksiyon, müşterinin ülkesine taşınıyor ve nihai bertaraf için orta aktiviteli atıklarla birlikte yüzeye yakın depoya yerleştiriliyor. Başka bir seçenek daha mevcut; o da, kısa ömürlü yüksek aktiviteli kısmın çıkarılması ve kullanılmış nükleer yakıt radyoaktivitesi bertaraf için uygun seviyeye ulaşana kadar 30 yıl boyunca tutulacakları müşterinin sahasında yüksek kapasiteli depolama varillerine koyulması.
Müşteri avantajları
Dengeli Nükleer Yakıt Döngüsü ile müşteri, üretilen atık miktarını en aza indirebiliyor. Uzmanların ön tahminlerine göre, iki VVER-1200 reaktörlü bir nükleer santral, 60 yıllık hizmet ömrü boyunca 7 bin metreküp kullanılmış nükleer yakıt (paketleme dahil) üretecek. Yeniden işlemeden sonra geriye yedi kat daha az kullanılmış nükleer yakıt kalıyor. Orta seviyeli atık miktarının tamamı (matris dahil) 30 adet yüksek kapasiteli depolama variline sığıyor. Radyoaktif atıkların geçici depolanması ve nihai bertarafı için altyapı maliyetleri yaklaşık %23 azalıyor. Bir diğer önemli avantaj ise Dengeli Nükleer Yakıt Döngüsü’nün en son sürdürülebilirlik kriterlerinin tümünü karşılaması dolayısıyla “yeşil finansman” kullanma imkânı. Genel olarak, Dengeli Nükleer Yakıt Döngüsü hizmetlerinin tanıtımı ve yaygın kullanımı, kullanılmış yakıt birikimini azaltmayı ve nükleerin temiz ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak statüsünü yeniden teyit etmeyi mümkün kılıyor.
KazAtomExpo’da yapılan sunumlar ziyaretçilerden çok sayıda soru ve olumlu geri bildirim aldı. Sorular bilhassa geniş kitleler tarafından henüz bilinmeyen yüksek seviyeli atıkların ayrıştırılması ve minör aktinitlerin transmutasyonuna yönelik çözümlerle ilgiliydi. Olumlu geri bildirim Rosatom’un nükleer operatörlerin kullanılmış nükleer yakıtın uzun vadeli geleceğiyle ilgili endişelerini gideren pratik bir ürün sunduğunu gösteriyor.
