Nükleer enerji, proton ve nötronlardan oluşan atomların çekirdeği olan çekirdekten salınan bir enerji şeklidir. Bu enerji kaynağı iki şekilde üretilebilir: fisyon - atom çekirdeklerinin birkaç parçaya ayrıldığı zaman - veya füzyon - çekirdeklerin bir araya geldiği zaman.
Bugün dünya çapında elektrik üretmek için kullanılan nükleer enerji, nükleer fisyon yoluyla gerçekleşirken, füzyondan elektrik üretme teknolojisi Ar-Ge aşamasındadır.
nükleer fisyon nedir?
Nükleer fisyon, bir atomun çekirdeğinin enerji açığa çıkarırken iki veya daha fazla küçük çekirdeğe ayrıldığı bir reaksiyondur.
Örneğin, bir nötron tarafından vurulduğunda, bir uranyum-235 atomunun çekirdeği, örneğin bir baryum çekirdeği ve bir kripton çekirdeği ve iki veya üç nötron gibi daha küçük iki çekirdeğe bölünür. Bu ekstra nötronlar, çevredeki diğer uranyum-235 atomlarına çarpacak ve bu atomlar da bölünecek ve çoğalma etkisinde ek nötronlar üretecek ve böylece bir saniyenin çok kısa bir bölümünde bir zincir reaksiyonu oluşturacaktır.
Reaksiyon her gerçekleştiğinde, ısı ve radyasyon şeklinde bir enerji salınımı olur . Kömür, gaz ve petrol gibi fosil yakıtlardan elde edilen ısının elektrik üretmek için kullanılmasına benzer şekilde, bir nükleer santralde ısı elektriğe dönüştürülebilir.
Nükleer santral nasıl çalışır?
Nükleer santrallerin içinde, nükleer reaktörler ve ekipmanları, fisyon yoluyla ısı üretmek için en yaygın olarak uranyum-235 tarafından beslenen zincir reaksiyonlarını içerir ve kontrol eder. Isı, buhar üretmek için reaktörün soğutma maddesini, tipik olarak suyu ısıtır. Buhar daha sonra döner türbinlere yönlendirilir ve düşük karbonlu elektrik üretmek için bir elektrik jeneratörü etkinleştirilir.
Uranyum madenciliği, zenginleştirme ve bertarafı
Uranyum, dünyanın her yerinde kayalarda bulunabilen bir metaldir. Uranyum, kütle ve fiziksel özellikler bakımından farklılık gösteren ancak aynı kimyasal özelliklere sahip bir elementin formları olan doğal olarak oluşan birkaç izotopa sahiptir. Uranyumun iki ilkel izotopu vardır: uranyum-238 ve uranyum-235. Uranyum-238, dünyadaki uranyumun çoğunluğunu oluşturur, ancak bir fisyon zincir reaksiyonu üretemezken, uranyum-235 fisyon yoluyla enerji üretmek için kullanılabilir, ancak dünyadaki uranyumun yüzde 1'inden azını oluşturur.
Doğal uranyumun fisyona uğrama olasılığını artırmak için, uranyum zenginleştirme adı verilen bir işlemle belirli bir numunedeki uranyum-235 miktarını artırmak gerekir. Uranyum zenginleştirildikten sonra, üç ila beş yıl boyunca enerji santrallerinde nükleer yakıt olarak etkin bir şekilde kullanılabilir, ardından hala radyoaktiftir ve insanları ve çevreyi korumak için katı kurallara uygun olarak atılması gerekir. Kullanılmış yakıt olarak da adlandırılan kullanılmış yakıt, özel nükleer santrallerde yeni yakıt olarak kullanılmak üzere diğer yakıt türlerine de dönüştürülebilir.