TORYUM N

1
TORYUM NÜKLEER YAKIT DÖNÜSÜMÜNÜN PERSPEKTIFI,
ESKISEHIR ve ÜLKEMIZ AÇISINDAN ÖNEMI

• Prof.Dr. Muammer KayaEskisehir-Osmangazi
  ÜniversitesiTeknoloji Arastirma Merkezi (TEKAM)
  MüdürüMaden Mühendisligi Bölümü Ögretim Üyesi

2
TORYUM NEDIR?

• Atom numarasi 90
• Atom agirligi 232
• Yogunlugu 11.7 gr/cm3
• Gümüs beyazi renkli, metalik
• 1828 yilinda Isveçli Jöns Berzelius tarafindan
  kesfedilen, yeryüzünde nadir bulunan aktinitler
  grubunda yer alan radyoaktif bir elementtir.
• Toryum dünya yer kabugunda 9.6 ppm oraninda
  bulunan torit (ThSiO4), torianit (ThO2) ve
  monazit ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4)ten elde edilir.
  
• Monazit, titanyum ve zirkonyumun kazanimi
  esnasinda elde edilir.

3

Toryum yaklasik 60 elementin yapisinda
bulunmaktadir. Th-232 dogada bulunan dört toryum
izotopundan en yaygin olanidir. Th-232 radyoaktif
alfa parçaciklari yaymakta olup uzun bir
yarilanma süresine sahiptir. Toryum, uranyumdan
yer kabugunda üç-dört kat daha bol bulunmaktadir
Monazite Toryum Cevheri
Toryum Yakiti
4
MONAZIT ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4)

• Toryum dünyada temel olarak monazitin
  saflastirilmasi sonucu bir yan ürün olarak elde
  edilmektedir. Monazitin toryum içerigi 4 ile 12
  arasinda degismektedir. Nadir toprak
  elementlerine talep olmaksizin sadece toryum için
  genelde monazit madenciligi yapilmamaktadir.

5
Tablo 1 Uranyum ve Toryumun Özellikleri (Kaya,
2002c)
URANYUM TORYUM
Formül U Th
Atom Numarasi Periyodik Grubu 92 Aktinit Nadir Toprak Elementi 90 Aktinit Nadir Toprak Elementi
Nötron Sayisi 146 142
Atom Agirligi (gr) 238.03 232.04
Yogunluk (gr/cm3) (20oCde) 18.9 11.72
Oda Sicakligindaki Hali Kati, radyoaktif, çekilebilir, dövülebilir Kati, radyoaktif, çekilebilir, dövülebilir
Renk (metal) Gümüsümsü beyaz Gümüsümsü gri/beyaz
Fiziksel Data Kabuk Orbital Iyonlasma Potansiyeli (eV) Iyonlasma Potansiyeli (eV) Iyonlasma Potansiyeli (eV) Oksidasyon Durumu Elektriksel Iletkenlik 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 Rn 5f36d17s2 6.1941 6, 5, 4, 3 0.0380106 2, 8, 32, 18, 10, 2 Rn 6d27s2 6.08 11.504 20.003 4 0.0653106
Termal Data Ergime Noktasi (oC) Kaynama Noktasi (oC) Spesifik Isi (J/gK) Fizyon Isisi (kJ/mol) Buharlasma Isisi (kJ/mol) Termal Iletkenlik (WcmK) 1132 3818 0.12 8.520 477.0 0.276 1750 4000 0.12 16.10 514.40 0.540
Atomik Data Iyonik Yariçapi (A) Kovalent Yariçapi (A) Atomik Hacim (cm3/mol) Kristal Yapisi 0.81 1.42 12.59 Ortorombik 1.05 1.65 19.9 Yüzey Merkezli Küp
Ana Cevherleri (Dogada serbest halde bulunmaz, bilesik halinde bulunur) Uranit (U02) (Mak. U 88) Monazit (Ce, La, Th, Y)PO4 (mak. Th 71) Torit (ThSiO2) Torianit (ThO2)
6
Ort. Yer Kabugundaki Miktari (ppm) 2.7 9.6
Ort. Deniz Suyundaki Miktari (ppm) 0.003 0.00005
Mineral Ömrü (Rezerv/Tüketim) (Yil) 50-60 yil 100yil
Ort. Min. Üretilebilecek Tenör () 0.01
ABDde kisi Basina Tüketim (g/kisi) 50
ABDnin 2001 Yili Stoku (t) 3219
Kesif Tarihi, Bulan, Yer 1789 (Martin Klaproth, Almanya) 1828 (Jöns Berzelius, Isveç)
1gr U/Thin Esdeger Yakit Karsiligi Petrol Kömür Odun Dogal Gaz 1228 kg (9 varil) 3 ton 7.5 ton 1801320 m3
Bilinen Dünya Rezervi Toplami (t) 2255000 (U3O8) 1400000 (ThO2)
Dünyada Bulunan Ülkeler Avustralya, G.Afrika, Brezilya, Kanada, , Nijer, BDT Avusturya, Brezilya, Kanada, Arjantin, Hindistan, G. Afrika, ABD, Türkiye, Grönland
Yillik Ort. Üretim Miktari (t) 34582
Fiyati (/kg) 90 /lb (U308) 27(ThNO3) 107.25 (ThO2, 99.9) 4823-15000 (Th metal 99.9)
Nükleer Özellikleri Dengeli Nihai Bozunma Ürünü Parçalanma Sirasi En Yaygin Dogal Izotoplari (Yarilanma Süresi) Diger izotoplar 208Pb Parçalanma sirasinda daha fazla asamadan geçip (15 kademe) daha çok radyoaktif çekirdek verir 238U (4.47109 yil) 208Pb Parçalanma sirasinda daha az asamadan geçip (11 kademe), daha az radyoaktif çekirdek verir 232Th (1.41010 yil) Th 224-231 ve Th 233-235
Türkiyedeki Potansiyeli 0.04-0.08 U3O8 tenörlü Manisa-Köprübasi yatagi 9129 t rezerve sahip Yozgat-Sorgunda 0.1 U3O8 tenörlü yatak vardir 0.21 ThO2 tenörlü 380000 t Eskisehir-Sivrihisar kompleks cevheri Malatya-Kulancakta zuhur var
Kullanim Cam pigmenti, nükleer reaktör yakiti ve bomba hammaddesi Mg-Th kuvvetli alasimlari, fotoelektrik hücre, yüksek kaliteli mercek, nötronlarla bombardiman sonucunda 233Uya dönüstürülerek nükleer yakit
7
DÜNYA TORYUM REZERVI
Dünyada kesin toryum rezervleri konusunda
saglikli bilgiler bulunmamaktadir. Eldeki veriler
tahminden öteye geçmemektedir. Arjantin,
Avustralya, Brezilya, Güney Afrika Cumhuriyeti,
Kanada, Misir, Norveç, Tayland ve Türkiye
Uluslararasi Atom Enerjisine (IAEA) kilogrami 80
a kadar mal edilebilen toryum rezervine sahip
olduklarini bildirmislerdi.
ÜLKELER TON
Avustralya 340.000
Hindistan 300.000
ABD 300.000
Norveç 180.000
Kanada 100.000
Güney Afrika 39.000
Brezilya 18.000
Malezya 4.500
Diger Ülkeler 100.000
Toplam 1.381.500
Kaynak U.S. Geological Survey, Mineral Commodity
Summaries, January 2007 Tahmin
8

• Rezervler birincil olarak nadir-toprak minerali
  monazit içindedir. Rezervler daha çok plaser
  yataklar seklinde bulunmaktadir. Damar tipi
  dissemine/saçinimli kompleks/karmasik monazit
  rezervleri daha az bulunmaktadir. Toryum nadir
  toprak elementleriyle birlikte yan-ürün olarak
  üretilmektedir. Toryum içerigi daha fazla olan
  toritler daha iyi toryum kaynagi olabilir. ABD
  dünyanin uydusu ay yüzeyinde toryum bulmustur.
  Toryum ay yüzeyinde bulunan 4. en yaygin
  elementtir.

9
TÜRKIYEDE TORYUM

• Toryum aramaya yönelik ilk çalisma ve havadan
  proseksiyon 1959 yilinda MTA tarafindan basladi.
• Bu çalisma sonucunda Eskisehirili Sivrihisar
  ilçesinin kuzey batisinda Kizilcaören köyü
  yöresinde Toryum bulundu.
• 1970li yillar-da toryum amaçli, 1981-84 yillari
  arasinda ise toryuma ilaveten florit (CaF2),
  barit (BaSO4) ve nadir toprak elementlerine
  (Ce02, La2O3, Nd2O3) yönelik etütler
  tamamlanmistir.
• 2840 sayili devletçe isletilecek madenler
  yasasina göre bu yataklarin (radyoaktif
  minerallerin) isletim hakki, bulma hakki sakli
  kalmak kaydiyla Eti Holdinge devredilmistir.
• Sivrihisardaki nadir toprak elementleri ve
  toryum kompleks cevher yataginda yaklasik 380 bin
  ton görünür ThO2 rezervi saptanmistir. Söz konusu
  yatagin Yaylabasi ve Kocayayla sektörlerinde
  yeterli sayida sondaj yapilmamistir.
• Diger taraftan, Malatya-Hekimhan-Kuluncakta da
  toryum bulundugu tahmin edilmektedir. Bütün bu
  çalismalar tamamlandiginda Türkiyenin toplam
  toryum rezervinin iki katina çikma ihtimali
  bulunmaktadir.

10
SIVRIHISAR TORYUM CEVHERI

• Sivrihisar yatagi çok çesitli minerallerden
  olustugu için kompleks cevher olarak
  adlandirilmaktadir. Bu yatakta florit, barit ve
  bastnazit amaçli çalismalar 0-50 metre derinlikte
  yürütülmüs, toryum amaçli çalismalar ise 400
  metre derinlige kadar ulasmistir. Bu çalismalar
  sonucu bulunan yaklasik 380 bin ton toryumun
  ortalama tenörünün 0.21 oldugu saptanmistir
• Bu yataklardaki toryum tenörü seçme numunelerde
  3e kadar çikabilmektedir. Tenörün dagilimi
  homojen olmadigindan tüm sahayi kapsayacak bir
  harita çikarilamamis, hesaplamalarda her bir
  damardan alinan örneklerin kimyasal analiz
  sonuçlarinin geometrik ortalamasi alinmistir.
  Sivrihisar cevher kompleksi içinde diger
  minerallerin dagilimi ise florit 37,44, barit
  31,04 ve bastnazit 3,14 seklinde
  gerçeklesmistir.

11
Eskisehir-Sivrihisar Toryum Rezervleri (T)
ThO2 Rezervi Ortalama Tenör ()
Küçük Höyüklü Sektörü 97.560 0,196
Koca Devebagirtan Sektörü 286.424 0,217
Toplam 383.984 0,212
Kaynak MTA, ETI HOLDING, TAEK Tahmin
12
TORYUM ZENGINLESTIRME ÇALISMALARI

• Cevherin zenginlestirilmesiyle ilgili teknolojik
  sorunlar henüz tam olarak çözülmüs degildir. MTA,
  Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) ve Eti
  Holding tarafindan yapilan teknolojik deneyler,
  yatagin dogrudan toryum olarak degerlendirilmesini
  basaramamistir.
• Bu çalismalarda kompleks cevhere klasik yöntemler
  uygulandiginda toryumun belli bir fraksiyonda
  toplanamayacagi görülmüstür. Sadece toryum elde
  etmeye yönelik cevher çözündürme islemi
  uygulandiginda ise yüksek verimli toryum elde
  edilebilmesine ragmen isletme maliyetinin yüksek
  oldugu sonucuna görülmüstür.
• Saha, nadir toprak elementleri, barit ve florit
  içerdiginden, yatagin kompleks cevher olarak
  degerlendirilmesine ve toryumun yan ürün olarak
  kazanilmasina yönelik ciddi/kapsamli çalismalarin
  Üniversitelerin katkilariyla desteklenmesi
  zorunludur.
• TAEK, DPTye Türkiyenin toryum rezervlerinin
  kesin olarak tespit edilmesi ve kullanim
  imkanlarinin arastirilmasi için bir Toryum
  Projesi sunmustur. Projede toryum rezervleri
  TAEK ve MTA tarafindan yerden ve havadan
  arastirilacak ve daha önce yarim kalmis
  çalismalar tamamlanacaktir.

13
DÜNYA TORYUM ÜRETIMI

• Toryumun enerji disi kullanim alanlarinin sinirli
  olmasi üretiminin cazibesini azaltmaktadir.
• Enerji alanindaki arastirmalar ve yeni küçük
  tasinabilir toryumlu reaktörlerin gündeme gelmesi
  ve nükleer silahlardan/bombadan kaçis, Hindistan
  ve Norveç gibi toryum zengini ülkelerin toryumu
  alternatif nükleer yakit olarak görmeleri
  sonucunda toryum üretimin yakin gelecekte büyük
  artislar kaydedecegi de bir gerçektir.
• Mevcut kayitlara göre dünya toryum üretiminin
  büyük çogunlugunu Hindistan gerçeklestirmek-tedir.
  

14
DÜNYA MONAZIT ÜRETIMI (T)
ÜLKELER 1998 1999 2000 2001
Hindistan 5.000 5.000 5.000 5.000
Malezya 517 1.147 818 510
Brezilya 200 200 200 200
Sri Lanka 200 200 - -
Toplam 5.920 6.550 6.020 5.710
Kaynak World Mineral Statistics, British
Geological Survey, 1995-99 Tahmin
Dünya toryum üretiminin büyük çogunlugunu
Hindistan gerçeklestirmektedir. Tablodaki
ülkelere ilaveten, Çin, Endonezya, Nijerya, G.
Kore, K. Kore ve eskiden Sovyetler Birligine
bagli olan bazi ülkelerin de monazit ürettigi
tahmin edilmekle birlikte kesin veriler
bulunmamaktadir. Büyük miktarda rezerve sahip
olan ABD 1994 yilindan beri monazit üretimi
yapmamakta ve daha çok uranyum üretimine
konsantre olmaktadir. Dünya toryum talebinin
yetersiz olusu ve simdilik çikarma maliyetlerinin
yüksekligi nedeniyle Türkiye de toryum üretimi
yapmamaktadir.
15
TORYUMUN ENERJI DISI KULLANIM ALANLARI

• Th-Mg alasimi Yüksek sicakliga mukavim ve hafif
  alasim
• (20-80)
• Toryum Nitrat Kaynak elektrodu yapimi
• Magnetron katot tüpleri ve hareketli dalga
  tüpleri (TWT) imalatinda Bu tüpler mikro dalga
  frekansinda elektron yaydiklarindan hava
  trafik kontrol, gözlem, hava tahmini radar
  sistemlerinde silah sistemlerinde ve mikro
  dalga firinlarda kullanilir.
• ThO2 Yüksek isi dayanimina sahip (3300C)
• Havacilik ve uzay arastirmalarinda
  Welsbach lamba fitil/gömlekleri (fener, lüx,
  piknik lambalarinda)
• Pota ve seramik parça imalatinda
• Yüksek kaliteli mercek imalatinda
• Bilimsel cihazlarda
• Petrol distilasyonunda
• Sülfürük asit üretiminde
• Amonyagin nitrik asite dönüstürülmesinde
  katalizör olarak
• Th metal Tungsten lamba filamentleri
  kaplamasinda
• Elektronik cihazlarda ve TVlerde

16
NÜKLEER YAKIT OLARAK TORYUMUN TARIHÇESI

• Dünyada sadece toryum için isletilen bir yatak
  bulunmamaktadir. Toryum ancak nadir toprak
  elementleri üretiminden yan ürün olarak elde
  edilmektedir. Toryum, ya plaser monazit ((Ce,La,
  Th, Nd, Y)PO4) yataklarindan (Hindistan)
  kolay/ucuz olarak kazanilmakta ya da kompleks
  cevherlerden (Türkiye) zor/pahali olarak
  kazanilmaktadir.
• Toryum direkt olarak kendiliginden
  bölünen/fisil radyoaktif yakit olmayip, nükleer
  reaktör içinde nötron bombardimani ile
  bölünebilir ürün veren verimli bir maddedir.

17
ABD ve Dünyada Toryumlu Nükleer Enerji Üretiminin
Tarihçesi

• 1945-1958 Toryum nükleer reaktörlerde yakit
  olarak nükleer enerjinin dogdugu 1950li yillarda
  basladi. ABDdeki önemli Brookhaven, Oak Ridge ve
  Los Alamos laboratuarlarinda Manhattan Projesi
  devam ettirildi. Thdan U233 eldesiyle nükleer
  silah üretiminin Pu daha kolay oldugu düsünüldü.
  55 kg U233 1958de elde edildi.
• 1958-1980 Thun enerji uygulamalari INFCEnin
  (Uluslararasi Nükleer Yakit Dönüsüm
  Degerlendirmesi) 1980 tahminlerinden sonra artti.
  900 t Thdan ABDde yaklasik 1.5 t U233 ayrildi.
  Bir çok prototip Th reaktörü ABD, Almanya ve
  Fransada insa edildi. 6000 t Th
  zenginlestirildi.
• 1980-2000 ABD baskanlari Ford ve Carter nükleer
  enerjiyi desteklemedi. Th yakitli reaktörlere
  ilgi azaldi. ABDnin toryum rezervlerine sahip
  olmamasi ve uranyum yataklarina sahip olmasindan
  dolayi uranyum yakitli reaktörleri
  desteklemektedir.
• 2000 yilindan Bugüne Hindistan 1 milyar nüfusuna
  yerli enerji üretmek için nükleer enerjiyle
  ilgilenmektedir. Dünyanin ikinci büyük monazit
  yataklarina sahip oldugundan (360000 t monazit)
  Th reaktörlerle ilgilenmektedir. Ayrica dünyanin
  3. büyük toryum rezervine sahip Norveçli Thor
  Energy Mart 2007de toryum yakitli nükleer
  reaktör kurma istegini açiklamistir (Reuters,
  2007). Thor Energy mevcut nükleer teknoloji ile 2
  GWlik yaklasik 4 milyar a Norveçin enerji
  ihtiyacinin 15ini karsilayacak toryum yakitli
  reaktör yapma istegini hükümete bildirmistir. AB,
  ABD, Kanada Japonya ve Pakistan toryumlu
  reaktörlerle ilgilenmektedir.

18
NÜKLEER YAKIT OLARAK TORYUM

• Radyoaktif U238 ve Th232 arasinda çarpici
  benzerlikler vardir. Nötron bombardimani ile
  U233e dönüstürülen Th232 nükleer reaktörlerde
  daha uzun süre kaldigindan daha ucuza elektrik
  üretiminde kullanilabilmektedir. Böylece kömür ve
  dogalgazli santrallar ile nükleer santrallar
  rekabet edebilir. Bu yakit ayni zamanda tüm
  uranyum yakitli reaktör-lerden daha az atik
  yaratir

19
TORYUM YAKITLI REAKTÖRLER

• Son yillarda fosil yakitlarin sebep oldugu
  küresel isinma nükleer enerjiyi tekrar ön plana
  tasimistir. Bugün dünyadaki aktif 443 olagan
  nükleer reaktörün tamama yakini Uranyum yakit
  kullanmaktadir.
• Dogal uranyum 99.3 U238 zincir reaksiyon vermez.
  0.7lik U235 parçalanabilir ve zincir reaksiyon
  verebilir. Birçok nükleer reaktör kismen
  zenginlestirilmis (yaklasik 4 U235) uranyumla
  çalisir.
• Uranyuma zit olarak Th parçalanabilir izotoptan
  mahrumdur. Fakat nötron bombardimanina tabi
  tutuldugunda verimli/parçalanabilir U233 izotopu
  verebilmektedir. Th cevheri U233 yakiti üretir.
  Daha sonra üretilen bu yakit reaktörden ayrilir
  ve ayni reaktöre kapali devre dönüsüm için
  tekrar beslenir.

20
TORYUM YAKITLI REAKTÖRLER

• Son onlarca yildir, birçok ulus (Almanya,
  Hindistan, Rusya, Ingiltere, Japonya, Brezilya ve
  ABD) (Th-U), (Th-Pu) ve (Th-U-Pu) yakitli
  reaktörleri denemektedir. Bazi devletler toryum
  yakitli gaz/su sogutmali güç reaktörleri ile
  ilgili çalismalari terk etse de 1990larin
  ortalarindan beri dünyanin önemli toryum
  rezervlerine sahip Hindistan ve son zamanlarda
  Norveç toryum yakitli reaktörlere ilgisini
  artirarak sürdürmektedir.

21
TORYUM YAKITLI BUGÜNE KADAR KULLANILMIS REAKTÖRLER

• Radkowski Hafif Su Reaktörü (LWR)
• Yüksek Sicaklikli Gaz-Sogutmali Reaktörler (HTGR)
• Hizli Üretici Reaktör (FBR)
• Agir Su Reaktörleri (HWR)
• Basinçli Su Reaktöreleri (PWR)
• Enerji Yükselteçli/Hizlandiricili Reaktörler
  (Energy Amplifier) (EA)
• Hizlandirici Sürücü Sistemleri (ADS)
• Çakil Yatakli Modüler Reaktörlerde (PBMR)

22
Enerji Yükselteçli/Hizlandiricili Reaktörler
(Energy Amplifier)

• Nobel ödülü sahibi Prof. Carlo Rubbia, Avrupa
  Nükleer Enerji Merkezinde (CERN) enerji
  yükselteçli reaktör tasarladi.
• Yeraltinda 30 m derinliginde ve 6 m çapinda 10000
  t kursun içeren enerji yükselteçinde yüksek
  enerji protonlari proton isin turbünden reaktörün
  kalbinde çikar. Parçalanma hizi proton
  hizlandiricisi tarafindan belirlenir.
• Eger hizlandirici proton göndermeyi keserse,
  reaktördeki parçalanma aninda durur. Bu yüzden bu
  reaktörlerde durma kolay olmakta ve olasi kazalar
  önlenmektedir.
• Toryum yakit kullanan, hizlandirici ile
  tetiklenen yeni tip nükleer santrallara, henüz
  deneme safhasinda olmasina ragmen gelecegin ana
  enerji kaynagi olarak bakabiliriz.
• Th yakitli bu reaktörlerden çikan atiklar
  U-yakitli reaktörlerden çikan atiklara nazaran
  daha kisa-ömürlüdür. Yani Th-yakitli reaktörler
  daha çevrecidir.
• Enerji hizlandiricili reaktörler sadece enerji
  üretmek amaci ile tasarlanmis ve çevre dostudur.
• Hizlandirici ile tetikleniyor olmasi nedeni ile
  patlama tehlikesi yoktur. Diger enerji
  kaynaklariyla karsilastirildiginda 3-5 kat daha
  ucuz enerji saglayabilecektir.

23
DÜNYADA NÜKLEER ENERJIYE BAKIS

• Dünyada ticari nükleer güç santralarinin büyümesi
  1970lerde atik yok etme, maliyet, atom bombasi
  yapilma ihtimali ve emniyet açisindan olan bir
  çok endise nedeniyle yavaslamistir.
• Son yillardaki küresel isinma, Kyoto protokoluna
  göre CO2 sinirlamalari, gelecekteki enerji
  talebinin sadece fosil yakitlardan
  karsilanamayacagi gerçekleri nükleer enerjiye
  tekrar dönmeyi zorunlu kilmaktadir.
• Eger nükleer reaktörler daha emniyetli ve daha
  ekonomik yapilabilirse, dünyada özellikle
  gelismekte olan ülkelerde daha yaygin
  kullanilacaktir.
• Geleneksel büyük hafif sulu reaktörler 1000
  MW'tan daha fazla elektrik üretmek için
  tasarlanmaktadir. Bu reaktörlerin yapimi ve
  nükleer yakit çevrim yönetimi önemli maliyet
  gerektirmektedir. Gelismekte olan ülkelerin çogu
  bu büyüklükteki reaktörlere ihtiyaci yoktur.
  Gelismekte olan ülkelerin bu büyüklükteki enerji
  altyapisini destekleyecek enerji sistemleri ve
  egitimli personeli yoktur.
• Bu ülkeler daha küçük, otomatik kontrollu, daha
  az bakim gerektiren, güvenilir enerjiyi daha uzun
  süre (30 yil gibi) saglayan, daha az yakit
  besleme ve degistirme gerektiren enerji
  sistemlerine ihtiyaci vardir

24

• Westinghouse AP1000 (üçüncü jenerasyon) U-yakitli
  reaktörü (1.1 gigawatt elektrigi üretebilecek)
  1.5 milyar a mal olmaktadir. Bu reaktör yillik
  50 milyon bakim ve 30 milyon yakit masrafi
  gerektirmektedir.
• Dördüncü jenerasyon reaktörler (SSTAR) gelecegin
  teknolojisi olup, üçüncü jenerasyon reaktörlerden
  daha ekonomiktirler.
• Dördüncü jenerasyon reaktörlerin yatirim maliyeti
  düsük, nükleer emniyeti fazla, atik üretimi
  minimum ve nükleer bomba yapiminda kullanilacak
  plütonyum üretimi daha azdir. Dördüncü jenerasyon
  reaktörler enerji ihtiyaci fazla olan gelismekte
  olan ülkelere daha uygundur. Bu reaktörlerin
  ticari olarak kullanimi 2010-2020lerde baslamasi
  tahmin edilmektedir. 100 megawatlik küçük, kapali
  (sealed), tasinabilir, özerk (autonomous) SSTAR
  reaktörleri 15 yükseklikte, 3 m genislikte ve 500
  t agirligindadir

25
SSTAR REAKTÖRÜ

• SSTAR reaktörleri düsük basinçli Pb veya Pb-Bi
  sogutma malzemesi kullanarak büyük sulu/yüksek
  basinçli reaktörlere nazaran daha küçük ve
  kompakttir. Buhar jeneratörü reaktör tanki içinde
  bulunur. Bu kendi kendini yöneten reaktör sadece
  birkaç cm koruyucu muhafaza kullanmaktadir.
  Reaktör küçük oldugundan reaktör sicakligi ve
  muhafaza gereksinimi azdir. Reaktör
  tavlama-dirençli kendi kendine yeten kapali kap
  olarak tasarlanmistir. Amaç güvenilir ve ucuza
  elektrik, isi ve taze su üretmektir. Tasarim ayni
  zamanda hidrojen üretiminde de kullanilabilir.
  Reaktörde yeni-yakit besleme ve yanmis yakit
  uzaklastirma için süre harcanmamakta olup sürekli
  ve çok az personelle çalistirilabilmektedir

26
SSTAR TORYUM REAKTÖRÜ
27
TORYUM-YAKITLI NÜKLEER REAKTÖRLERIN
URANYUM-YAKITLI REAKTÖRLERE OLAN AVANTAJLARI

• Toryum hem daha ucuz hem de dogada uranyuma
  nazaran üç-dört kat daha boldur. Fazla
  üretim/tüketim halinde Toryum uranyumdan daha
  ucuza üretilebilir.Toryumun bugün pahali
  olmasinin nedeni kütlesel üretim/tüketim
  olmamasindan talep azligidir. Kitlesel üretimde
  fiyati 10/kg kadar gelebilir. U3O8in 2007 pound
  fiyati 90 dir
• Küresel toryum rezervleri dünya enerji
  ihtiyacimizi binlerce yil karsilayabilir. Oysa 60
  yillik uranyum rezervi kalmistir. Nükleer
  endüstri asil kazancini yakit satisindan
  kazanmaktadir. 1.1 GWlik bir U-yakitli
  geleneksel nükleer reaktör yilda 30 milyon lik
  yakit tüketir. Ortalama 60 yil ömre sahiptir. 500
  kisi istihdam saglar ve 50 milyon/y personel
  harcamasi olur.
• Toryumdan nötron bombardimani ile bölünebilir
  U-233 üretimi, U-238den plütonyum üretimine
  nazaran daha verimlidir. Çünkü toryumdan daha az
  sayida ve yarilanma ömrü kisa izotoplar
  yaratilir. Bu da üretilen birim enerji basina
  daha az yakit tüketimi ve yaklasik iki kat daha
  az nükleer atik (minimum radyoaktif atik)
  anlamina gelir.
• Nükleer yakit olan toryum oksit, uranyum oksitten
  daha dengeli bir bilesiktir. Bu yüzden yakit
  peletleri ile reaktörün metal muafazasinin
  kimyasal reaksiyonu ve sogutma suyunun koruyucu
  muhafazayi yarmasi/oymasi ihtimali daha azdir.
  Yani toryum reaktörleri daha emniyetlidir.
• Toryum oksit uranyum oksitten 10-15 daha yüksek
  isisal iletkenlige sahiptir. Bu da reaktörde isi
  transferini kolaylastirmaktadir.

28
TORYUM-YAKITLI NÜKLEER REAKTÖRLERIN
URANYUM-YAKITLI REAKTÖRLERE OLAN AVANTAJLARI

• Toryum oksitin erime noktasinin uranyum oksitten
  600oC yüksek olmasi, bir sorun durumunda emniyet
  açisindan geçici güç depolamasi yapar ve sogutucu
  kaybini azaltir. Yüksek isi iletkenligi ve erime
  sicakligi daha güvenli isletme anlamina gelir.
• Uranyum yakitli reaktörlerin kullanilmis
  yakitlarin yeniden islenmesiyle nükleer
  bomba/silah yapiminda kullanilan plütonyum elde
  edilebilir. Oysa ayni miktar enerji üretmek için
  toryum reaktörlerinden çikan plütonyum uranyum
  reaktörlerinden 5-7 kat daha azdir. Nükleer
  silahlarin yayilmasini (proliferation)
  engellemek amaciyla toryum esasli reaktörler
  uranyum esaslilardan daha barisçildir.
• Toryum ya plütonyum veya zenginlestirilmis
  uranyumla birlikte ya da üçü bir arada yakit
  olarak kullanilabilmektedir.
• Toryum yakitli reaktörlerde yeniden yakit yükleme
  süresi uranyumlu reaktörlerden 2-3 kat daha
  uzundur.
• Toryumun örtü olarak (blanket) kullanildigi yakit
  sistemlerinde reaktörde kalis süresi (9-10 yil)
  uranyum çekirdekten (seed) daha fazladir. Bu hem
  yakit verimini artirir hem de yakit maliyetini
  düsürür.
• 2010 ve 2020 yillari arasinda, küresel enerji
  krizini çözmek için pratik olarak sinirsiz enerji
  kaynagi toryum kullanilacaktir.
• Toryum yakitli reaktörlerde Chernobyl reaktörleri
  gibi erime sorunu yoktur.
• Toryum yakitli reaktörler geleneksel nükleer
  reaktörlerden atik olarak çikan plüton-yumu
  yakabilir.

29
TORYUM-YAKITLI NÜKLEER REAKTÖRLERIN
URANYUM-YAKITLI REAKTÖRLERE OLAN AVANTAJLARI

• Dördüncü jenerasyon toryum reaktörleri, üçüncü
  jenerasyon uranyum reaktörlerine nazaran
  reaktörün erime olasiligini kaldirdigindan hem
  daha emniyetli hem de kendini daha kisa sürede
  geri ödemektedir.
• Toryum yakitli reaktörlerde elektrik üretim
  maliyeti uranyum yakitli reaktörlerden 10 kat
  daha ucuza olacaktir.
• Toryum yakitli SSTAR nükleer reaktörlerin 1000
  Megawatti (MW) 250 milyon, 100 MWi 25 milyon
  , 1 MWi 250 bin , 100 KWi 40 bin olacaktir.
  100 MWlik reaktör 500 t agirligindadir. 5
  tonluk 1 MWlik portatif-tasinabilir reaktör
  yilda 20 kg toryum tüketir ve 1000 kisiye
  elektrik saglayabilmektedir. 100 Kilowattlik (kW)
  evtipi toryumlu reaktörler 40000 a mal olurken
  yillik isletme maliyetleri 1000 çivarinda
  olacagi tahmin edilmektedir. 10 kwlik ev tipi
  toryum-nükleer yakitli reaktörler yilda 200 g
  yakitla 10 kisiye elektrik saglayacak ve fiati
  1000 da olacagi tahmin edilmektedir
  (www.acceleratingfuture.com).
• Gelecegin toryum yakitli nükleer
  portatif/tasinabilir reaktörler isi, elektrik,
  tuzlu sudan taze su eldesi ve nükleer itme
  kuvveti olarak (otomobil, deniz alti, gemi vs)
  kullanilacagi tahmin edilmektedir.

30

• Türkiyede kurulacagi açiklanan nükleer
  santrallerin reaktör tipi de tartisma konusudur.
  Dünyada agirlikli olarak CANDU, yani agir su ile
  basinçli su reaktörleri (PWR) bulunmaktadir. Bu
  anlamda 1GW elektrik gücündeki bir PWR
  reaktörünün maliyeti 2.2 ile 2.5 milyar dolar
  arasinda degismektedir. Söz konusu santrallerin
  elektrik verimliligi daha yüksektir. CANDU
  reaktörlerinin ilk yatirim maliyeti diger
  reaktörlere göre 10-20 daha yüksek olan bir
  teknolojiye sahiptir. Ancak zenginlestirilmis
  uranyum yerine dogal uranyum kullanildigi için bu
  tip reaktörlerin isletim maliyeti daha düsüktür.
  Türkiye'nin uranyum ve toryum kaynaklarini
  kullanma istegine cevap verebilecek en avantajli
  teknoloji olarak CANDU ve enerji hizlandiricili
  (EA) reaktörler gösterilebilir. Bugün insa
  halindeki 27 reaktörün 8'i CANDUdur. Hindistan
  bu tip reaktörlerden 6 tane insa edilmektedir

31
NÜKLEER ENERJIDE URANYUMUN GELECEGINE BAKIS

• Enerji tüketimindeki hizli artisla birlikte
  dünyadaki kömür, petrol, dogalgaz gibi fosil
  yakitlarin en fazla 50 yil içinde tükenmesi
  beklenmektedir. Bu fosil yakitlarin çevreye
  yaydigi CO2 ve SO2 gibi gazlar tüm dünyanin
  iklimini canlilarin yasayamayacagi bir hale
  getirmekte, kömür santrallarindan çikan
  küllerdeki radyoaktivite de havada yayilarak
  solunum ve sindirim yollari ile vücutta
  depolanabilmektedir. Mevcut nükleer santrallar
  ise atom bombasi için plütonyum üretmek üzere
  dizayn edilmis, daha sonra nükleer enerji
  üretimine adapte edilmislerdir. Bu eski tip
  santrallarin atik problemleri ve kaza
  olasiliklari nedeni ile insanlik daha temiz,
  güvenli ve devamliligi olan bir enerji kaynagina
  ihtiyaç duymaktadir

32
DÜNYADA EN FAZLA 60 YILLIK URANYUM KALDI

• Nükleer santrallerde yakit olarak
  zenginlestirilmis uranyum kullaniliyor. Dünya
  üzerinde faaliyet gösteren 443 nükleer santralin
  yillik uranyum ihtiyaci 65 bin ton seviyesinde
  bulunuyor. Dünyanin toplam uranyum rezervi ise 11
  milyon ton düzeyinde. Arastirmalar bugün
  çikarilan uranyum miktarinin talebe göre en çok
  60 yil yetecegini gösteriyor. Dünyada 19 uranyum
  üreticisi var. Bu ülkeler dünya uranyum
  üretiminin yüzde 90'ini karsiliyor

33
Türkiyede uranyum aramasi 1960li yillarda
baslamis ve Salihli-Köprübasi, Yozgat-Sorgun,
Usak-Fakilli, Aydin-Demirtepe ve Küçükavdar
sahalarinda ekonomik olabilecek 9129 ton uranyum
rezervi tespit edilmistir. MTA 1980li yillarda
uranyumu zenginlestirip sari pasta elde etmisken,
üretim maliyeti yüksek diyerek, çalismalar
durdurulup, çalisanlar dagilmistir.
34
SONUÇLAR

• Gelismekte olan ülkeler için nükleer enerji
  kalkinma ve enerji ihtiyacini karsila-ma için
  sarttir.
• INFCEnin 1980 tahminlerinde oldugu gibi Dünya
  Enerji Talebi sürekli artacaktir. Ayrica küresel
  isinma ve sera gazi etkisi sorunu ileride daha da
  artacaktir. Buyüzden nükleer enerji ve alternatif
  radyoaktif Th-yakiti önem kazanacaktir.
• Nükleer enerji üretiminde Th-yakit enerji
  maliyetini uzun süre yanmasi ve azaltilmis yakit
  tüketiminden dolayi düsürmektedir.
• Thdan U233 üretimi U zenginlestirmekten oldukça
  kolaydir.
• Th-yakitli reaktörlerin atiklari U-yakitlilardan
  daha az radyotoksiktir.
• Th-yakitli reaktörler daha az miktar atik üretir.
• Th-yakit birçok reaktörde direk bazilarinda küçük
  modifikasyon sonucu kullanilabilir.
• Th/U yakitinda Candu, hafif sulu (LWR), Yüksek
  Sicaklik ve Gaz Sogutmali ve enerji yükselteçli
  (EA) reaktörler gelecek vaat etmektedir.
• Hizli beslemeli reaktörler (FBR) yukaridaki
  reaktörlere parçalanabilir yakit üretebilir.

35
SONUÇLAR

• Th gelecegin stratejik nükleer yakiti olmaya en
  yakin potansiyel adaydir.
• ABD, dünyanin uydusu ayda da Th bulmustur.
• Türkiye dünyanin ikinci büyük düsük tenörlü
  kompleks Th rezervine sahip olmasi ve nükleer
  enerji reaktörleri kurma planlari nedeniyle yerli
  nükleer yakit olabilecek Tha gereken önemi verip
  hem kompleks yerli toryum cevherini
  zenginlestirme hem de Th-yakitli reaktörler
  konusunda Ar-Ge çalismalarina Üniversite-Sanayi-De
  vlet isbirligi kapsaminda önem vermesi
  gerekmektedir.
• Kurulacak/seçilecek nükleer santrallarin hem
  uranyum hem de toryum yakitli çalismasi ucuz,
  yerli ve güvenilir enerji arzi açisindan çok
  önemlidir.
• Türkiye için sonsuz bir enerji kaynagi olan
  toryum Türkiyenin enerji sorununu tamamen
  çözebilecek ve en önemlisi Türkiye hiç kimseye
  muhtaç olmadan 100 yil kendi enerjisini
  üretebilecek bir ülke olabilecektir. Bugün
  enerjisinin 70ini Rusya (dogalgaz, kömür) ve
  Orta Dogu Ülkelerinden (Petrol) ithal eden
  Türkiye enerjide bagimsizligini ilan edebilecek
  böylece de üretimini, ihracatini, istihdamini ve
  yatimlarini artirarak kisa sürede halkinin
  refahini gelismis ülkeler düzeyine
  yükseltebilecektir.
• Ülkemizde radyoaktif yakit olabilecek uranyum ve
  toryum cevherlerinin yeni-den ciddi bir sekilde
  aranmasi, haritalanmasi ve zenginlestirilmesine
  acilen ihtiyaç vardir.
• Toryum hem Eskisehir hem de Türkiye açisindan
  gelecegin nükleer yakiti olma açisindan gereken
  ilgiyi acilen görmelidir. Eskisehir, Türkiyede
  nükleer yakit zenginlestirmede öncü il olmalidir.

36
(No Transcript)