Türk bilim insanlarından toryum enerjisinde çığır açabilecek model! 120 bin vat yerine 49 vat

Türkiye'de bilim insanları, toryumdan enerji üretiminde kullanılabilecek yeni bir hibrit nükleer reaktör modeli geliştirdi. TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi ile Ankara Üniversitesi araştırmacılarının hazırladığı bilimsel çalışmada, toryum yakıtlı bir reaktör için gerekli nötronların daha küçük ve düşük enerjili bir parçacık çarpıştırıcısıyla üretilebileceği hesaplandı. Araştırmanın en dikkat çekici sonucuna göre, daha önce önerilen bir sistemde 120 bin vat olarak hesaplanan nötron kaynağı giriş gücü, yeni modelde 49 vata kadar düşebiliyor. Yaklaşık 2 bin 500 katlık fark ortaya koyan çalışma, henüz teorik aşamada bulunuyor.

TÜRK BİLİM İNSANLARINDAN TORYUM ENERJİSİNDE YENİ MODEL

Türkiye'de nükleer enerji teknolojilerine yönelik dikkat çekici bir bilimsel araştırmaya imza atıldı.

TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi'nden Prof. Dr. Saleh Sultansoy, doktora öğrencisi Burak Dağlı ve yüksek lisans öğrencisi Dilara Aktürk ile Ankara Üniversitesi'nden Ali Can Canbay ve Ümit Kaya tarafından hazırlanan çalışma, uluslararası bilim dergisi Fusion Science and Technology'de yayımlandı.

"A Subcritical Thorium Fission-Deuteron Fusion Hybrid Reactor: DD Collider Instead of Muonic Fusion as a Neutron Source" başlıklı araştırmada, toryumdan enerji üretimi için daha basit bir nötron kaynağı kullanılmasını öngören hibrit reaktör modeli ele alındı.

Araştırmacılar, önceki sistemlere göre daha düşük enerjili ve daha küçük bir parçacık çarpıştırıcısıyla toryum yakıtlı reaktörlerin beslenebileceğini teorik hesaplamalarla ortaya koydu.

120 BİN VAT YERİNE 49 VAT HESAPLANDI

Araştırmanın en dikkat çekici sonuçlarından biri, nötron üretiminde kullanılacak sistemin ihtiyaç duyduğu giriş gücü oldu.

Bilim insanlarının hesaplamalarına göre, daha önce önerilen müon katalizli hibrit reaktör modelinde 10 megavatlık teorik elektrik üretimi için nötron kaynağının giriş gücü 120 bin vat olarak hesaplanıyordu.

Yeni geliştirilen döteron çarpıştırıcılı modelde ise aynı teorik elektrik üretimi senaryosu için nötron kaynağının giriş gücü 49 vat olarak hesaplandı.

Bu sonuç, iki modelin nötron kaynakları arasında yaklaşık 2 bin 500 katlık bir fark bulunduğunu gösterdi.

Ancak araştırmacılar, 49 vatlık değerin bütün reaktörün enerji tüketimini ifade etmediğini özellikle vurguladı.

PROF. DR. SULTANSOY: 49 VAT TÜM SANTRALİN TÜKETİMİ DEĞİL

Çalışmanın enerji hesabını değerlendiren Prof. Dr. Saleh Sultansoy, ortaya çıkan sonucun doğru anlaşılması gerektiğini belirtti.

Sultansoy, şu ifadeleri kullandı:

"Modelimizde nötronların aşamalı olarak çoğaltıldığı ve ana toryum reaktörünün de sisteme dahil edildiği durumda 10 megavatlık elektrik üretimi için nötron kaynağı olan çarpıştırıcının ihtiyaç duyduğu giriş gücünü 49 vat olarak hesapladık. Burada çok önemli bir ayrım var; 49 vat bütün reaktörün veya santralin harcadığı enerji değildir. Bu rakam, teorik modelimizde sistemi besleyecek nötronların üretildiği çarpıştırıcı için hesaplanan giriş gücüdür."

Bu nedenle söz konusu hesaplama, 49 vat enerji harcanarak doğrudan 10 megavat elektrik üretildiği anlamına gelmiyor.

Hesaplanan değer yalnızca önerilen nötron kaynağına ilişkin olup reaktörün diğer sistemlerinin enerji ihtiyaçlarını kapsamıyor.

TORYUMDAN ELEKTRİK NASIL ÜRETİLECEK?

Yeni hibrit reaktör modelinde toryumun enerji üretiminde kullanılabilmesi için öncelikle nötron kaynağına ihtiyaç duyuluyor.

Toryum-232, doğrudan sürdürülebilir fisyon zincir reaksiyonunu başlatan bir yakıt olmadığından uygun nötron etkileşimleriyle fisil yakıta dönüştürülmesi gerekiyor.

Araştırmacıların önerdiği modelde, döteron adı verilen parçacıkların çarpıştırılmasıyla nötron üretilmesi amaçlanıyor.

Bu nötronlar, toryum yakıtlı reaktör bölümüne yönlendirilerek nükleer reaksiyonların gerçekleşmesine katkı sağlayacak.

Sistemde nötron üretimi için füzyon, enerji üretimi için ise fisyon süreçlerinden yararlanılması öngörülüyor.

Bu nedenle geliştirilen sistem, füzyon ve fisyonun birlikte kullanıldığı hibrit nükleer reaktör modeli olarak tanımlanıyor.

"DAHA BASİT BİR SİSTEM ÖNERDİK"

Prof. Dr. Saleh Sultansoy, daha önce Japon bilim insanları tarafından önerilen sistemde yüksek enerjili ve karmaşık bir proton hızlandırıcısına ihtiyaç duyulduğunu belirtti.

Yeni araştırmada ise bu sistemin yerine daha düşük enerjili bir döteron çarpıştırıcısının kullanılmasının önerildiğini söyledi.

Sultansoy, "Biz bu çalışmada bunun yerine çok daha düşük enerjili ve daha küçük bir döteron çarpıştırıcısının nötron kaynağı olarak kullanılmasını önerdik. Temel düşüncemiz, toryum yakıtlı hibrit reaktörün ihtiyaç duyduğu nötronları daha basit bir sistemle üretmek. Yaptığımız hesaplamalar bunun mümkün olabileceğini gösteriyor" dedi.

YAKLAŞIK 10 METRELİK PARÇACIK ÇARPIŞTIRICISI

Yeni modelde kullanılan parçacık çarpıştırıcısının boyutları da araştırmanın dikkat çeken ayrıntıları arasında yer aldı.

Prof. Dr. Sultansoy, önerilen çarpıştırıcının halka şeklinde tasarlandığını ve çevresinin yaklaşık 10 metre olduğunu açıkladı.

Modelde karşılıklı hareket eden döteron parçacıklarının çarpıştırılmasıyla nötronların üretilmesi hedefleniyor.

Sultansoy, sistemin çalışma prensibini şöyle anlattı:

"Önerdiğimiz çarpıştırıcı halka şeklinde ve çevresi yaklaşık 10 metre. Karşılıklı hareket eden döteron parçacıklarının çarpışması sonucunda nötronlar ortaya çıkıyor. Bu nötronları da toryum yakıtlı reaktörü beslemek için kullanıyoruz."

Yeni yaklaşımın, önceki modellere kıyasla daha küçük ve basit bir nötron kaynağı oluşturma potansiyeline sahip olduğu ifade edildi.

TORYUMUN NÜKLEER ATIK AVANTAJI

Toryum, nükleer enerji alanında alternatif yakıt seçenekleri arasında değerlendiriliyor.

Prof. Dr. Saleh Sultansoy, toryum yakıtlarının bazı ağır radyoaktif elementlerin oluşumunu azaltma potansiyeline dikkat çekti.

Sultansoy, "Toryum yakıtlarının önemli avantajlarından biri, uranyuma dayalı yakıtlara göre yönetilmesi zor olan bazı ağır radyoaktif elementleri daha az oluşturmasıdır. Dolayısıyla toryum yakıtlı sistemler radyoaktif atıkların azaltılması açısından önemli potansiyele sahip. Ayrıca toryum doğada uranyuma göre yaklaşık 3-4 kat daha fazla bulunuyor" diye konuştu.

Bununla birlikte toryum yakıtlı reaktörler de radyoaktif atık üretiyor. Atık miktarı ve özellikleri, kullanılacak reaktör teknolojisine ve yakıt çevrimine bağlı olarak değişebiliyor.

YENİ TORYUM REAKTÖRÜ HENÜZ TEORİK AŞAMADA

Araştırmanın sonuçları dikkat çekici olsa da bilim insanları geliştirilen modelin henüz deneysel olarak doğrulanmadığını vurguladı.

Çalışma kapsamında çalışan bir nükleer reaktör kurulmadı ve model üzerinden fiili elektrik üretimi gerçekleştirilmedi.

Prof. Dr. Sultansoy, teorik hesaplamaların deneysel çalışmalarla desteklenmesi gerektiğini belirterek şu açıklamayı yaptı:

"Bu çalışma teorik hesaplamalara dayanan bir reaktör modeli. Ortaya koyduğumuz sonuçların bundan sonraki aşamada deneysel çalışmalarla doğrulanması gerekiyor. Çarpıştırıcının çalışma koşullarının geliştirilmesi ve sistemin daha büyük ölçekte enerji üretimine nasıl uygulanabileceğinin araştırılması gerekiyor. Biz burada toryum yakıtlı hibrit reaktörler için daha basit ve avantajlı olabilecek yeni bir nötron kaynağı seçeneği ortaya koyuyoruz."

TÜRKİYE'NİN NÜKLEER ENERJİ ARAŞTIRMALARINA BİLİMSEL KATKI

TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi ile Ankara Üniversitesi araştırmacılarının geliştirdiği hibrit reaktör modeli, toryumun enerji üretiminde kullanılmasına yönelik bilimsel çalışmalara yeni bir yaklaşım sunuyor.

Teorik hesaplamalarda nötron kaynağının giriş gücünün 120 bin vattan 49 vata düşürülebileceğinin ortaya konulması, sistemin verimliliği ve uygulanabilirliği açısından araştırılmaya değer bir sonuç olarak öne çıkıyor.

Ancak modelin teknik olarak hayata geçirilmesi için parçacık çarpıştırıcısının çalışma koşullarının, nötron üretim kapasitesinin ve reaktör sisteminin deneysel olarak incelenmesi gerekiyor.

Araştırmanın sonraki aşamalarında elde edilecek sonuçlar, önerilen hibrit reaktör teknolojisinin gerçek enerji üretiminde kullanılıp kullanılamayacağını belirleyecek.