Milli ETR Projesi

SAMOFAR projesinde üstlendiği aktif rol sayesinde hem nükleer enerji hem de yeni nesil nükleer teknoloji alanlarında yaptığı araştırmalar ve yürüttüğü Ar-Ge çalışmaları sonucunda Türkiye’nin enerji ihtiyacına ve küresel anlamda karbon salımı sorununa ETR teknolojilerinin çok iyi bir çözüm sunacağı fikri FİGES’in her kademesinde benimsenmiştir. Bu kapsamda elde ettiği bilgi birikimi ve kazanımları ile, sayısız tanıtım toplantısı gerçekleştirerek Türkiye’nin bu alana yatırım yapmasının getireceği avantajları vurgulamaya çalışmıştır. Bu tanıtım çalışmalarını sürdürürken bir yandan da elinde bulundurduğu mühendislik kaynağı ile öz kaynaklı tasarım geliştirme çalışmalarına başlamıştır.

NÜKLEER ENERJİ ÖNEMLİ BİR ALTERNATİF

Türkiye’deki Enerji Arzına Genel Bakış ve Nükleer Teknoloji İhtiyacı

Dünyada 30 ülke nükleer enerjiden elektrik üretmektedir.

BAZI ÜLKELERİN ELEKTRİK ÜRETİMİNDE NÜKLEERİN PAYI:

 

NÜKLEER ENERJİ DİĞER KAYNAKLARA GÖRE DAHA UCUZDUR

2017-2022 US EIA tahminleri

Kaynakcent USD / kW.h
Doğalgaz

5,7-10,9

Kömür (karbon yakalama)

14

Nükleer (konvansiyonel)

8-10

Rüzgâr (kara)

5,2

Rüzgâr (deniz)

14,6

Güneş PV

6,7

ENERJİ ÜRETİMİNDE DIŞA BAĞIMLILIK: ENERJİ TEMİN GÜVENLİĞİ VE BÜTÇE AÇIĞI

2018 yılında Türkiye’de üretilen elektriğin %50’si ithal kömür ve DOĞALGAZ +LPG’den sağlanmıştır.

Toplam ithalat içinde enerjinin payı yaklaşık %20 olarak 43 milyar USD’yi bulmuştur.

KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİKLİĞİNE KARŞI TEK ÇARE NÜKLEER ENERJİ

İklim değişikliğini önlemenin tek yolu karbon gazlarının salımını azaltmaktır.

ÜRETİLEN ELEKTRİĞİN HER kW.h BAŞINA KARBON MİKTARI (gram)

Türkiye’nin yıllık karbondioksit üretimi 330 milyon ton olup bunun 180 milyon tonu kömürden kaynaklanmaktadır.

HANGİ NÜKLEER TEKNOLOJİ SEÇİLMELİ? IV. NESİL REAKTÖR TEKNOLOJİSİ

Günümüzde kullanılan III. nesil reaktör teknolojisi, Türkiye’nin millî reaktör teknolojisi olamaz, çünkü…

  • III. nesil reaktörlerin teknolojisi iyi bilinmekle beraber eskimiştir.
  • Dünyada geçerli 2-3 tasarım vardır, geliştirme yapılamaz durumdadır.
  • Teknolojisi dev nükleer şirketlerin tekelindedir.

III. nesil reaktörlerin 50 yıl boyunca yakıt ihtiyacı 3-4 yabancı şirketten karşılanmak zorundadır. Dışa bağımlılık vardır. Yakıt üretim teknolojisi karmaşık ve pahalı bir yatırımdır.

Ayrıca, III. nesil reaktörlerin güvenlik sorunları yüzünden maliyeti çok artmıştır ve yatırım maliyetleri belirsizdir: 4,6-7,2 Milyar Usd=> 1000 MW-e reaktör

YENİ NESİL REAKTÖR NEDİR?

Ergimiş Tuz Reaktörü (ETR), Ergimiş Uranyum-Toryum tuzlarını yakıt olarak kullanan, Gen IV Uluslararası Forumu (GIF) tarafından seçilmiş, IV. Nesil nükleer reaktör teknolojisidir.

Türkiye’nin kurulu gücü 2019 yılı itibarıyla bütün kaynaklar dâhil 91,3 GWe kadardır (kaynak: TEİAŞ verileri). Kurulu gücün yaklaşık 45,8 GWe’i yani %50,1’i fosil yakıt (doğal gaz, linyit, yerli-ithal kömür, diğer petrol ürünleri) kaynaklıdır.

Diğer taraftan gerek elektrik enerjisi üretiminde gerekse diğer sektörlerde kullanılan birincil enerji kaynaklarının büyük ağırlığı ithal enerji kaynaklarına aittir. 2018 yılı itibariyle tüketilen elektriğin %51,2’si doğal gaz, kömür, LNG gibi ithal fosil kaynaklardan sağlanmaktadır (kaynak: TMMOB).

Toplam enerji arzında ise yurtdışı kaynaklarına (ham petrol, doğal gaz, kömür, vb.) bağımlılık çok daha yüksek değerlere erişmektedir: İthal kaynaklar %75,7, yerli kaynaklar %24,3 (2017 yılı verileri).

İklim değişikliğiyle mücadele bağlamında karbondioksit salımı bakımından ele alındığında ise, Türkiye’nin 2008 yılındaki 277,3 milyon ton olan CO2 salım miktarı 2018 yılında 390,2 milyon tona ulaşarak 10 yılda %41’lik bir artış göstermiştir. Oysa aynı dönemde dünyada CO2 salım artışı %11’de kalmıştır (kaynak: BP Stats Review). Bu durum Türkiye’deki enerji kullanımının, çoğu ithal edilen fosil enerji türlerine bağımlı kalınmasından kaynaklanmaktadır.

Malî kaynak bakımından ele alındığında, 2018 yılında toplam enerji hammaddeleri ithalatında en büyük payı doğalgaz ve ham petrol oluşturmuştur (%53,3 pay ve 23 milyar USD maliyet). Toplam enerji kaynağı ithalatı ise aynı yıl için 45 milyar USD olmuştur. Son yılların genel ekonomik konjonktürü ele alındığında birincil enerji kaynakları ithalatının toplam ithalatın %20’sinden daha az olmadığını, bu değerin zaman zaman %50’lilere yaklaştığı gözlemlenmektedir.

Bu durum Türkiye’nin elektrik üretiminde ve diğer enerji tüketiminde büyük ölçüde hâlâ dışa bağımlı olduğunu göstermektedir. Bunu dikkate alan hükümetler uzun zamandır hem kaynak çeşitlemesi yaparak belirli bir ülke veya ülkeler grubuna bağımlı kalmamayı hem fosil enerji kullanımını düşürmeyi hem de enerji üretiminde olabildiğince yerli tekniklerin kullanılmasını sağlayacak teşviklerin verilmesini öngörmektedir.

Bu bağlamda 2010’lu yılların başında, elektrik üretiminde farklı bir kaynak kullanmak ve yüksek teknoloji transferini ve kalite yükseltimini sağlamak amacıyla nükleer güç reaktörlerinin kurulması gündeme gelmiş ve gerekli anlaşmalar yapılmıştır.

Ancak söz konusu nükleer reaktörler,

  • III ve III+ reaktör teknolojisini kullanan,
  • Nükleer güvenlik risklerinin azaltılması bakımından yüksek maliyetli (~4000 USD/kWe) olan
  • Yapım süreleri görece uzun (4-7 yıl)
  • Nükleer atık taşınma ve saklanması halkın kabulü noktasında problemli,
  • Nükleer yakıt yapımı konusunda yurt dışına büyük ölçüde bağımlı kalacak olan,

bir nükleer teknolojiyi temsil etmektedir. Ayrıca, söz konusu reaktör teknolojileri millileştirmeye çok da uygun olmayan teknolojik bir seviyededirler. Yani bu noktadan başlanılarak yerli ve milli imkanlar ile bu reaktör sınıflarında bir teknolojinin kazanımı oldukça güç ve zaman alan bir adım olacaktır.

Türkiye için Yeni Nesil Reaktör Teknolojisi

ETR TEKNOLOJİSİ TÜRKİYE’YE ULUSLARARASI ÇAPTA BÜYÜK İTİBAR VE AĞIRLIK KAZANDIRACAKTIR.


Türkiye’nin nükleer güç sahibi olabilmesi ancak yenilikçi ETR teknolojisiyle mümkün olabilecektir.

Uluslararası arenada nükleer reaktör ve nükleer yakıt teknolojisine hâkim olan ülkelerin siyasî ağırlıklarının yüksek olduğu malûmdur.


Türkiye’nin öz kaynağı olan toryum, enerji kaynağına dönüşecektir.

Ayrıca multidisipliner mühendislik, malzeme bilimi ve nükleer teknolojide büyük atılımlar yapılarak ülke ekonomisine büyük katkı sağlanacaktır.


Yeni nesil ETR’nin en önemli özelliklerinden biri, yakıt olarak toryum ve uranyumun yanı sıra III ve III+ nesil reaktörlerin (meselâ Akkuyu’nun) uzun ömürlü atıklarını da yakıt olarak kullanabilmesidir.

Ayrıca kendi atıklarını da kullandığından 300 misli daha az atık çıkarır.

TÜRKİYE TORYUM YAKIT ÇEVRİMLİ ERGİMİŞ TUZ REAKTÖRÜNÜN YOL HARİTASINI HAZIRLAMAKTADIR.


TÜBİTAK 2018 yılında “Uluslararası IV. Nesil Nükleer Teknoloji Forumu” (GIF)’e üye olmak üzere başvurmuştur.

Gıf, Türkiye’nin üyeliğine olumlu karşılamış, Ergimiş Tuz Reaktörü konusunda yol haritası hazırlanmasını istemiştir. Bu çalışma hâlen devam etmektedir.


Ab evol projesi toryum çevrimli bir ETR’dir ve 2001 yılından beri devam etmektedir.

Projenin son aşamasına gelinmiştir. TÜBİTAK-Fİges tasarım çalışmalarına 2017 yılında dahil olmuştur. (Proje grubunda Rusya Kurçatov Enstitüsü yer almıştır.)


Toryum kullanan ilk ETR 1965-69 arasında ABD’de gerçekleştirilmiştir. Türkiye benzeri ETR’yi tasarlayıp, yapacak güce ve bilgi birikimine sahiptir.

 

Türkiye’den FİGES Avrupa Birliği ETR projesine Isı değiştirici tasarımıyla önemli bir katkı sağlamıştır.

ETR’LER HER BOYUTTA VE KAPASİTEDE TASARLANABİLİR, YÜKSEK GÜVENLİĞE SAHİPTİR.


Tasarımda önemli bir değişiklik yapmadan 50 MW-ısıl ile 3000 MW-ısıl arasında ETR kurulabilmektedir.


Toryum yakıtlı Ergimiş Tuz Reaktörleri son derece GÜVENLİDİR. Çünkü;

  • Reaktör iç basıncı 150 bar değil, 1 bar’dır.
  • İnsan müdahalesi gerektirmeyen çalışma sistemine sahiptir. Genleşme kabı sayesinde aşırı ısınma ve soğuma fiziksel olarak önlenir.
  • Yakıtın kendisi ergimiş olduğundan, III. Nesil reaktörlerde görülen aşırı ısınmadan dolayı nükleer ergime (ağır kaza) meydana gelmez.

ETR UYGULAMALARI

Sanayi ve Konutlar için Isı Enerjisi üretimi Elektrik Enerjisi üretimi

Konvansiyonel reaktörler ile sadece Elektrik Enerjisi üretilmektedir, çünkü bu reaktörlerde sıcaklık ETR’lere göre %50 daha düşüktür.


Hidrojen üretimi

2. nesil elektrikli araçların yakıt pilleri için ucuz hidrojen

Metanol ve amonyak üretimi

Temiz gemi yakıtları

Deniz suyundan tatlı su üretimi Endüstri ve konutlar için ısı enerjisi


Savunma sanayii için

Nükleer deniz üssü Savaş gemileri için motor gücü

ETR’LERİN Ar-Ge VE YAPIM EVRELERİ, SÜRESİ VE MALİYETİ

1. AŞAMA

Ar-Ge, teknik tasarım, yer düzenleme, yan tesislerin inşaatı, ilk kurulum çalışmaları ve hazırlık.

Süre: 3 yıl

Maliyet: 50 milyon USD.

Kamu Finansmanı

2. AŞAMA

Prototip imâli, toryum üretimi, uranyum temini, 100 MW-ısıl ve 300 MW-ısıl iki ünitenin kurulması, testler, lisanslama (NDK-TAEK)

Süre: 5 yıl

Maliyet: 650 milyon USD.

Kamu + Özel Sektör Finansmanı

3. AŞAMA

Ticari amaçlı güç reaktörünün kurulması.

Süre: 5 yıl

Maliyet: 1000 MW-ısıl için tahminen

1-1,6 milyar USD’dır.

Özel Sektör Finansmanı


Hâlen dünyada küçük boyutlu ETR’lerin ticarî üretimine geçme hazırlıkları vardır.

ETR’den üretilecek elektrik birim maliyeti 2-4 cent Usd / kW.h olarak verilmektedir.

Milli Nükleer reaktör teknolojisi edinebilmek için bazı gereklilikler mevcuttur:

  • Reaktörün yakıt ve yakıt yapımı teknolojisi konusunda olabildiğince dışarıya bağımlılığını azaltmak,
  • Reaktör tasarımı ve işletilmesi konusunda yerli katkıyı ve insan kaynağını artırmak,
  • Reaktör bileşenlerinin yurt içinde geliştirilmiş teknolojiyle imal edebilmek için yerli imalât teknolojisini geliştirmek,
  • Reaktörün en az 60 yıl enerji üretmesine imkân verecek yakıt teknolojisinde ulusal imkânlarla temin edilebilecek, yakıt çevrimi güvenli, güvenilir ama çok basitleştirilmiş bir nükleer yakıt çevrimi kullanmak;
  • Kısacası IV. Nesil, yenilikçi ve “yeşil” bir nükleer reaktör teknolojisine geçmek esastır.

Bu kriterleri sağlayabilecek bir nükleer reaktör teknolojisi hâlen dünyada vardır: Bunun adı Toryum Yakıtlı Ergimiş Tuz Reaktörü” dür.

FİGES’in Türkiye’nin Enerji Sorununa Çözüm Olabilecek Teknoloji Hamlesi – Milli ETR Projesi

FİGES yerli ve milli reaktör teknolojisi olarak ETR sistemini önermekle birlikte bu alandaki tasarım çalışmalarına da öz kaynaklı olarak devam etmektedir. Alt sistem tasarımları ve sistem simülatörü projeleri ile FİGES kendi tasarım konseptini ortaya koymaya başlamıştır. Bu kapsamda 2016 yılından beri yürüttüğü Ar-Ge çalışmaları ile, farklı kullanım amaçlarına yönelik konsept geliştirme faaliyetlerine ara vermeden devam etmektedir.

Milli ETR Projesi Geliştirme Faaliyetleri

FİGES bünyesinde bugüne kadar alt sistem tasarımları ve kor hesaplamaları yürütülmüştür. Konsept reaktörü için uygun güç ve sistem seçimine yönelik parametrik çalışmalar gerçekleştirilmiştir.  Bir taraftan da sistem seviyesinde simülatör yazılımı geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Bu simülatör sayesinde konsept reaktörün hem normal operasyon koşullarındaki davranışının hem de bazı kaza senaryolarındaki davranışının incelenmesi amaçlanmaktadır. Termal-hidrolik ve nötronik hesaplamaların yanında yapısal mukavemet analizleri de gerçekleştirilerek, reaktörün ömür tayini ve güvenlik analizleri de yapılacaktır.

FİGES’in geliştirmeyi planladığı ETR reaktörü, entegre sistemin merkezinde konumlandırılacak ve ihtiyaca yönelik farklı amaçlarda kullanım için ısı ve/veya elektrik üretimini sağlayacaktır.

Uygulama Alanları


© FİGES A.Ş. Tüm hakları saklıdır. Tasarım ordek.co.