Türkiye'nin zengin maden yatakları arasında stratejik öneme sahip olan toryum rezervleri, yerli bilim insanlarının geliştirdiği yeni teknolojiyle küresel enerji piyasasının gündemine oturdu.
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi ile Ankara Üniversitesi bünyesindeki araştırmacılar, toryumdan elektrik elde edilmesini sağlayacak yeni bir hibrit reaktör modeli tasarladı. 'A Subcritical Thorium Fission-Deuteron Fusion Hybrid Reactor: DD Collider Instead of Muonic Fusion as a Neutron Source' başlığıyla bilim yayını Fusion Science and Technology dergisinde yayımlanan araştırma, enerji arz güvenliği ve sanayideki elektrik maliyetleri açısından yerel kalkınmayı doğrudan etkileyecek potansiyele sahip.
Çarpıştırıcıda 2 Bin 500 Katlık Büyük Tasarruf
Geliştirilen teorik sistem, daha önce Japon araştırmacıların ortaya koyduğu yüksek maliyetli ve karmaşık proton hızlandırıcıları yerine, çok daha kompakt bir parçacık çarpıştırıcısını temel alıyor.
Sistemin teknik altyapısını açıklayan Prof. Dr. Saleh 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.
Yeni yöntem, önceki tasarımlara kıyasla sisteme verilmesi gereken enerjiyi yaklaşık 2 bin 500 kat azaltarak maliyet bariyerini ortadan kaldırmayı vadediyor.
49 Vatlık Ateşlemeyle 10 Megavat Enerji Çıkışı
Tasarlanan sistemin çalışma mantığı, nükleer füzyon ile fisyon prensiplerini tek bir çatı altında birleştiriyor.
Toryumun doğada kendi başına zincirleme tepkimeye giremediğini vurgulayan Prof. Dr. Sultansoy, "Toryum kendi başına doğrudan kullanılarak enerji üreten bir nükleer yakıt değil. Sistemde öncelikle nötronlara ihtiyaç var. Önerdiğimiz küçük parçacık çarpıştırıcısında bu nötronları üretip toryum yakıtlı bölümü besliyoruz. Burada nötronlar çoğaltılıyor ve toryumdan enerji üretiminin önü açılıyor. füzyonla elde ettiğimiz nötronları, toryumdan enerji üreten fisyon bölümünü çalıştırmak için kullanıyoruz. Bu nedenle sistem füzyon ve fisyonun birlikte kullanıldığı hibrit bir reaktör modeli" ifadelerini kullandı.
Projenin en çarpıcı çıktılarından biri olan enerji verimliliği dengesi ise teorik hesaplamalarla kanıtlandı.
Sistemin genel tüketimi ile ateşleme gücü arasındaki farka değinen Prof. Dr. Sultansoy, "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" değerlendirmesinde bulundu.
Giriş gücü kıyaslamasında kaydedilen sıçramayı rakamlarla aktaran Prof. Dr. Sultansoy, "Müon katalizli önceki hibrit reaktör modelinde 10 megavatlık elektrik üretimi için nötron kaynağının giriş gücü 0,12 megavat, 120 bin vat olarak hesaplanmıştı. Bizim önerdiğimiz döteron çarpıştırıcılı modelde aynı 10 megavatlık teorik elektrik çıkışı için bu değer 49 vat olarak hesaplandı. Dolayısıyla nötron kaynağının ihtiyaç duyduğu giriş gücü açısından yaklaşık 2 bin 500 katlık bir fark ortaya çıkıyor" diye konuştu.
Dev Tesisler Yerine 10 Metrelik Kompakt Halka
Büyük sanayi alanları veya kilometrelerce uzunluktaki tüneller yerine yerel ölçekte kurulabilecek kompakt yapılar öngören model, reaktör güvenliği açısından da yeni bir döneme işaret ediyor.
Donanım boyutlarını detaylandıran Prof. Dr. Sultansoy, "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. Daha önceki yöntemde nötron kaynağının oluşturulabilmesi için çok daha yüksek enerjili bir proton hızlandırıcısına ihtiyaç duyuluyordu. Yeni önerinin önemli taraflarından biri sistemi daha basit ve küçük hale getirme potansiyeli" bilgisini verdi.
Temiz Doğa Avantajı
Türkiye'nin maden rezervleri açısından dünyanın sayılı merkezlerinden biri olması, toryumu klasik uranyuma karşı son derece güçlü bir alternatif haline getiriyor.
Çevresel sürdürülebilirliğe dikkat çeken Prof. Dr. 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" dedi.
Toryum temelli santrallerin hayata geçmesi durumunda hem sanayi kentlerinde hem de yerel hanelerde enerji faturalarını düşürecek bu çalışma, şimdilik teorik çerçevede yürütülüyor.
Sürecin geleceğine ilişkin net bir çerçeve çizen Prof. Dr. Sultansoy, "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" açıklamasını yaptı.
