16 Ekim 2017 târihinde yayımlanmış olan aşağıdaki makalenin önemini ve güncel değerini hâlâ koruduğu inancıyla, dostlarımızın istifadesine sunmayı yararlı görüyoruz.

Prof. Dr. Saleh SULTANSOY[i]

1. Önsöz

Enerji üretimi ve tüketimi ülkelerin gelişmişlik düzeyinin en önemli göstergeleri arasında yer almaktadır. Özellikle elektrik tüketimi refah düzeyi ile doğrudan orantılıdır. Bu bakımdan enerji kaynakları çeşitliliği ve optimizasyonu çok önemlidir. Günümüzde enerji üretiminin aslan payını fosil kaynaklar almaktadır; ama küresel ısınmayı azaltmak açısından fosil kaynakların oranı hızla düşürülmelidir. Enerji arzını gereken düzeyde karşılamak açısından iki seçeneğimiz var: yenilenebilir enerji kaynakları ve nükleer enerji. Aslında bu iki kaynak birbirinin alternatifi olarak değil; tamamlayıcısı olarak ele alınmalıdır.

Yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretiminin iki önemli dezavantajı vardır: pahalı olması ve sürekli olmaması (süreklilik problemi önümüzdeki yıllarda yeni enerji depolama teknolojileri sayesinde giderilebilir). Pahalılık problemi ise gelişmiş ülkeleri bile halen zorlamaktadır.

Nükleer enerji konusunda iki önemli problemle karşılaşıyoruz: kaza riski ve nükleer atıklar. 3’üncü ve özellikle 4’üncü nesil teknolojiler güvenirlik problemini çözüyor (Çernobil ve Fukushima 2’nci nesil teknolojiye dayalıydı). Uranyum yakıtlı reaktörlere nazaran çok daha güvenli olan Toryum yakıtlı nükleer sistemler, özellikle hızlandırıcı sürümlü reaktörler, atık problemini de çözme imkanını sağlayacaktır. Dünya Toryum rezervinin ¼’nün Türkiye’de ve Uranyum rezervinin ¼’nün Türkistan’da olduğunu göz önünde tutarak en kısa zamanda nükleer teknolojilere (silah hariç) yönelmek zorundayız. Bunun için milli programları geliştirmekle birlikte ortak stratejinin hazırlanıp Türk Zirvesi toplantısında kabul edilmesi elzemdir. Bu strateji, başta ABD veya Japonya olmakla, üst düzey nükleer teknolojilere sahip ülkelerle işbirliğini içermelidir. Amaç olarak 2050 yılında elektrik enerji üretimimizin %50’sinin nükleer yakıtlardan elde edilmesini hedefleyebiliriz. Özellikle hızlandırıcı sürümlü Toryum yakıtlı sistemlerin gelişmesine azami düzeyde destek sağlamalıyız.

İşin Özü: Türkiye’nin zengin Toryum rezervlerine hızlandırıcı teknolojisini ekleyebilirsek ülkemizin (ve hatta Dünyanın) enerji problemini çözebiliriz. Böylece, şehit Prof. Engin ARIK’ın rüyası da gerçek olacaktır.

2. Bazı rakamlar

Türkiye’nin cari açığının en önemli nedeni İlimden uzak durmamız ve bu nedenle ileri teknoloji üretemememizdir. İkinci önemli neden ise enerji kaynakları ithalatıdır. Aşağıdaki Tabloda 2007 yılında kişi başına elektrik enerji tüketimi (kWh) verilmiştir.

Tablo 1: Kişi Başına Elektrik Tüketimleri (2007)

Tablodan görüldüğü gibi nüfusa oranla dünya ortalamasının biraz üzerinde, G8’in 1/3, ABD’nin ¼’ü düzeyindeyiz. 2030 yılındagelişmiş ülkelerin bugünkü düzeyini yakalayabilmemiz için en az 100 GW’lık ek güçkurulmalıdır (2017 yılı Ağustos sonu itibarıyla kurulu gücümüz yaklaşık 81 GW’tır). Enerji kaynaklarını dışarıdan elde etmeye devam edersek cari açık artacaktır!Yılda 50 ton Toryumek gücün yarısını (50 GW) üretmeye imkan sağlar. Ki bu miktar Türkiye’nin Toryum rezervinin on binde biribile değildir.

Şekil 1: 1 GW’lık Güç için Gereken Kaynaklar ve Özellikleri

Tablo 2: Dünya Uranyum ve Toryum Rezervleri

Bir yılda 1 GW’lık kesintisiz güç üretmek için: 3,5 milyon ton kömür veya 200 ton Uranyum veya 1 ton Toryum gerekmektedir. Türkiye’nin 60 GW’lık kurulu gücüne eşdeğer nükleer santral kurulmuş olsa idi:

• Mevcut uranyum rezervimiz ile (7.300 ton) bunun ikamesi 1 yıl dahi karşılanamazdı.
• Toryum rezervimizin ise 12.000 yıl yeterli olacağı teorik olarak elde edilebilir.

Türkiye’nin Toryum rezervi 100 yıl boyunca Dünya’nın elektrik enerji gereksinimi karşılamak için yeterlidir. Asıl problem: bu teknolojiye sahip olmalıyız!

2. Toryum’un Enerji Teknolojilerinde Kullanılabilirliği

Toryum’un kullanılması için tetikleyici dış nötron kaynağına ihtiyaç var. Bu bağlamda iki seçenek öne çıkıyor:

1. Geleneksel Teknolojiler (MOX: %5 Uranyum veya Plütonyum, %95 Toryum)
2. Hızlandırıcı Sürümlü Sistemler (ADS)

a-) Geleneksel Teknolojiler arasında Toryum kullanmaya müsait olanlar şunlardır:

• Heavy Water Reactors (PHWRs): en uygun!
• HighTemperature Gas Cooled Reactors (HTRs)
• Boiling (Light) Water Reactors (BWRs)
• Pressurised (Light) Water Reactors (PWRs)
• Fast Neutron Reactors (FNRs)

Reaktör ihalelerinde bunlardan biri seçilmelidir. Öte yandan ABD, AB, Çin ve Hindistan başta olmak üzere birçok ülkede özel olarak Toryum kullanımına yönelik Molten Salt Reactors (MSRs) teknolojisi gelişmektedir. Bu reaktörlerin 2020’lerde enerji üretiminde kullanımı planlanmaktadır. Türkiye en kısa zamanda MSR çalışmalarını başlatmalıdır.

b-) Hızlandırıcı Sürümlü Sistemler:

Başka bir deyişle yeşil nükleer enerji; Uranyum ve Plütonyum gerekmiyor! Aynı zamanda atık problemi de çözülüyor. Bu bağlamda en kısa zamanda Ulusal Proton Hızlandırıcısı Laboratuarımızı kurmalıyız. Aynı teknoloji gelişmiş ülkelerde en etkin kanser tedavi yöntemi olarak da kullanılmaktadır.

3. Hızlandırıcı Sürümlü Sistemler (ADS)

Bu bağlamda en ilerlemiş teknoloji olarak Nobel Ödülü sahibi Prof. Dr. Carlo Rubbia önderliğinde geliştirilen Enerji Yükselteci öne çıkıyor. AB, Hindistan, Çin, Japonya, Güney Kore ve Rusya’da sürdürülen ulusal programlar sayesinde ADS’nin önümüzdeki 10-15 yıl içinde ticarileşeceği öngörülmektedir.

Hızlandırıcı Sürümlü Sistemlerinin kullanımı üç başlıkta sınıflandırılabilir:

• Geleneksel nükleer reaktörlerde üretilen atıkların yakılması (bu nükleer teknolojiye sahip gelişmiş ülkeleri ilgilendiriyor.)
• Toryumun (ve U-238) yakıt olarak kullanılması (bu bizi ilgilendiriyor)
• Plutonyum’un yakılması (bu nükleer silahlara sahip ülkeleri ilgilendiriyor)

Şekil 3: Nükleer Atık Dönüştürme Sistemi

Türk bilim insanları ADS ile ilgili çalışmalara 1997 yılında Professör Rubbia’nın CERN’de yapılan çalışmaların evraklarını bize iletmesi ile başladı. Bu evrakları inceledikten sonra 1998 yılında TAEK Başkanlığına konuyla ilgili bir Bilgi Notu sunduk. 2001 yılında düzenlediğimiz 1. Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresinde ADS ile ilgili birkaç sunum yapıldı.

6-7 Ocak 2003 tarihlerinde Türk Fizik Derneği, DPT ve TAEK desteğiyle Eskişehirde “Toryum Yakıtlı Nükleer Teknolojiler Çalıştayı” düzenledik. Bunun ardından düzenlenen Bilim ve Teknoloji Yüksek Kurulunda (BTYK-9) “Toryumun Enerji Kaynağı Olarak Potansiyelinin Araştırılması” başlıklı karar kabul edildi.

2005 yılında düzenlenen BTYK-12 kararları arasında Nükleer Teknoloji kapsamında:

a) Toryumun cevherden ayrıştırılması ve saflaştırılması proseslerinin geliştirilmesi ve

b) Hızlandırıcılı sıvı metal soğutmalı reaktör (enerji yükselteci) tipiyle ilgili çalışmalar

öngörülüyordu.

2007 yılında düzenlenen BTYK-15 nükleer teknoloji ile ilgili aşağıdaki kararı kabul etmiştir: “Ulusal Nükleer Teknoloji Geliştirme Programı’nın uzun vadeli bir devlet politikası olarak gerçekleştirilmesi için gereken tüm tedbirlerin alınması, program bütçesinin gerek görüldüğünde revize edilmek kaydıyla, 2007-2015 dönemi için tahsis edilmesi ve Ulusal Nükleer Teknoloji Geliştirme Programı’nın ilgili kurum ve kuruluşlarla birlikte eşgüdüm içinde Türkiye Atom Enerjisi Kurumu tarafından gerçekleştirilmesi”.

Bunun ardından düzenlenen BTYK-16’da Sinop Nükleer Teknoloji Merkezi (SNTM) kurulması kapsamında yürütülen faaliyetler arasında “SNTM’de Toryum Mükemmeliyet Merkezi kurulması çalışmaları sürdürülmektedir” ibaresi yer almaktadır.

4. Nasıl bir Model Uygulanabilir?

30 Kasım – 11 Aralık 2015 tarihleri arasında düzenlenen Paris İklim Zirvesi’nde alınan kararlar gereği fosil yakıtların enerji kaynağı olarak kullanımı hızlı bir şekilde azalacaktır. Bunun sonucunda Türk ve İslam ülkeleri en önemli gelir kaynağını kaybedecektir. Bu kaybı giderebilmemiz için en kısa zamanda alternatif enerji kaynaklarına yönelmemiz gerekiyor. Toryumun önemine binaen Türkiye bizim coğrafyada Toryum çalışmalarına (ve genel olarak AR-GE atılımına) önderlik etmelidir. Bu amaçla 2013 yılında “Perspektif Enerji” başlıklı bir rapor hazırladık. Mevcut ve muhtemel enerji kaynaklarını irdeleyen raporun Toryumla ilgili kısmında sıralanan önerilerden bir örnek:

“Sinop (ve sonraki) NGS’ler için model önerisi: Japonya ve/veya Güney Kore ile konsorsiyum kurularak toryum rezervlerimizin ortak kullanımına karşılık Nükleer teknoloji transferi ve ortak geliştirilmesi sağlanabilir:

NGS kurulum ve işletme maliyetinin yaklaşık %5’ini yakıt olarak kabul edersek, 1 santralin kurulum ve işletme maliyeti 20 santralin yakıt maliyetine eşittir.

Toryum maden rezervlerimiz 10.000 adet 1 GW’lık NGS’nin işletme süresince (60 yıl) yakıtını karşılamaya yeterlidir.

Japonya ve Güney Kore’nin toryum rezervi yoktur.”

Bu Rapor ülkemizde Toryum çalışmalarının ivmelenmesinde istisnai rol oynadı. Ek olarak:

3 Ekim 2013’de Enerji Bakanlığında 1 günlük Toryum Çalıştayı düzenlendi.

Kasım 2014’de Enerji Bakanlığı web sayfasında Toryum Belgesi yayınlandı.

20-22 Şubat 2015 2. Ulusal Toryum Çalıştayı düzenlendi.

Toryum çalışmaları Hükümet Programında yer aldı.

5. Sonsöz: Öngörü

Önümüzdeki 5-10 yılda Toryum yakıtlı (%90 ve üzeri) geleneksel tipli nükleer reaktörlerin ticarileşmesi, önümüzdeki 10-15 yılda %100 Toryum yakıtlı hızlandırıcı sürümlü (ADS) nükleer reaktörlerin (asıl “yeşil” nükleer enerji) ticarileşmesi kuvvetle muhtemeldir.

Buna ilaveten, ADS:

Geleneksel uranyum yakıtlı nükleer reaktörlerden çıkan atıkların yakılmasına,

• Askeri Plutonyumun yakılmasına,
• U238’i nükleer yakıt olarak kullanılmasına,

imkan sağlayacaktır.

Toryuma yönelmemiz enerji savaşlarını tarihe gömebilir: fosil ve uranyum rezervleri 50-60 yıla tükenecekken, Toryum rezervleri 1.000 yıl için yeterlidir.

Toryum yakıtlı santraller deniz suyunu arındırmada kullanılabilir. Böylece su savaşları da önlenebilir.

Hidroelektrik santrallerin yerine Toryum kullanımı ekolojik problemlerin çözümüne katkıda bulunabilir.

Kaynaklar

1. Thorium Energy Conference 2013 (ThEC13), 27-31 October 2013, CERN. https://indico.cern.ch/event/222140/
2. International Thorium Energy Committee. http://ithec.org/en/accueil/
3. Thorium Energy World. http://www.thoriumenergyworld.com/
4. M. Arık et al., “A Provisional Study of ADS Within Turkic Accelerator Complex Project”, in “Thorium Energy for the World: Proceedings of the ThEC13 Conference”, Springer, 2016. http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-26542-1
5. R. Martin, “SuperFuel: Thorium, the Green Energy Source for the Future”, 2012, https://www.amazon.com/SuperFuel-Thorium-Energy-Source-Future/dp/113727834X
6. R. Hargraves, THORIUM: energy cheaper than coal, 2012, https://www.amazon.com/THORIUM-energy-cheaper-than-coal/dp/1478161299/ref=pd_bxgy_14_2?ie=UTF8&refRID=VPAJ9SKA1H3VDHGA8PQ7
7. S. Sultansoy, S. Şahin ve S. Ünal, “Türkiye’de Toryum: Enerji, Ekonomi ve Siyasette Fırsatlar”, 2015, TENVA. http://www.tenva.org/wp-content/uploads/2015/02/TENVA-TORYUM_RAPOR.pdf

Not: Konuyla ilgili olarak, aşağıdaki haberi de okuyabilirsiniz;

Türkiye toryum rezervlerini nükleer teknolojide kullanmak için Danimarkalı şirketle işbirliğine gitti

————————————————————–
Kaynak:

https://www.enerjiuzmanlari.org.tr/dergi/turkiyenin-stratejik-enerji-kaynagi-toryum/ ; 16/10/2017

[i] TOBB ETÜ Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi