Çin, Toryumdan Uranyum Üreterek Enerji Bağımsızlığı için Kilit Bir Eşiğe Ulaştı

Çin Bilimler Akademisi’ne bağlı Şanghay Uygulamalı Fizik Enstitüsü tarafından Gobi Çölü’nde geliştirilen deneysel bir reaktör, toryumdan uranyum üretimini başardı ve neredeyse sınırsız nükleer enerji tedarikinin yolunu açtı. Akademiye göre, 2 megavatlık sıvı yakıtlı toryum bazlı ergimiş tuz reaktörü (TMSR), toryum yakıtını başarıyla yükleyip kullanan dünyadaki tek faal teknoloji örneği oldu. Enstitü, denemenin toryum kaynaklarının ergimiş tuz reaktör sistemlerinde kullanılmasının teknik olarak mümkün olduğuna dair ilk kanıtı sağladığını ve teknolojide önemli bir ilerlemeyi temsil ettiğini açıkladı.

Science and Technology Daily tarafından aktarılan habere göre, dünyada ilk kez, bir ergimiş tuz reaktörünün içinden toryum kullanımıyla ilgili deneysel veriler elde edildi. Cumartesi günü yayımlanan makale, Çin tarafından TMSR teknolojisinin geliştirilmesindeki başarının ilk resmi teyidi oldu. Şanghay Uygulamalı Fizik Enstitüsü Parti Sekreteri ve Müdür Yardımcısı Li Qingnuan, gazeteye yaptığı açıklamada şunları söyledi: “11 Ekim 2023’te ilk kritik noktaya ulaşmasından bu yana toryum ergimiş tuz reaktörü nükleer fisyon yoluyla istikrarlı şekilde ısı üretiyor.”

Toryum, uranyuma göre çok daha bol ve erişilebilir bir element olarak kabul ediliyor. İç Moğolistan’daki bir atık maden sahasında bulunan toryumun, Çin’in enerji ihtiyacını 1.000 yıldan fazla süreyle karşılayabileceği tahmin ediliyor. Başarının merkezinde, reaktör içinde gerçekleşen toryumdan uranyuma dönüşüm süreci bulunuyor. Doğal olarak bulunan toryum-232, bir nötron yakalayarak toryum-233’e, ardından protaktinyum-233’e ve son olarak uranyum-233’e dönüşüyor. Uranyum-233 ise zincirleme nükleer reaksiyonu sürdürebilen fisil bir izotop olarak enerji üretiyor.

Toryum, ergimiş florür tuzu içinde çözülerek hem yakıt hem de soğutucu görevi gören yüksek sıcaklıklı bir karışım oluşturuyor. Fisyon zincirini başlatmak için başlangıçta zenginleştirilmiş uranyum-235 veya plütonyum-239 gibi küçük miktarlarda fisil malzeme kullanılıyor. İşleyiş sırasında toryum-232 sürekli nötronları yakalayarak uranyum-233’e dönüşüyor ve ortaya çıkan enerjiyle kendi kendini sürdüren “yakarken üretme” döngüsü gerçekleşiyor.

Klasik basınçlı su reaktörlerinde olduğu gibi yakıt çubuklarının belirli aralıklarla değiştirilmesi gerekmiyor; TMSR’deki sıvı yakıt, reaktör durdurulmadan sürekli dolaşıyor ve yakıt doldurma işlemi çalışırken yapılabiliyor. Li Qingnuan, “Bu tasarım yalnızca yakıt verimliliğini önemli ölçüde artırmakla kalmıyor, uzun ömürlü radyoaktif atık miktarını da ciddi ölçüde azaltıyor.” dedi.

TMSR’nin bir diğer avantajı ise suya hiç ihtiyaç duymaması. Geleneksel nükleer santraller yoğun soğutma ihtiyacı nedeniyle genellikle kıyı bölgelerine inşa edilirken, ergimiş tuz reaktörleri yüksek sıcaklıkta florür tuzlarıyla çalıştığı için kurak veya iç bölgelere kurulabiliyor. Aynı zamanda teknoloji, atmosferik basınçta ve yüksek ısıda çalışabilen tuzlar sayesinde potansiyel olarak büyük gemi platformlarına da entegre edilebiliyor.

Çin Bilimler Akademisi, TMSR sistemini 2011 yılında, sürdürülebilir enerji ve karbon azaltım hedeflerine yönelik stratejik bir araştırma programı olarak başlattı. Çin’in geniş toryum rezervleri, enerji bağımsızlığı ve ticari strateji açısından teknolojiye ulusal öncelik kazandırdı. Yaklaşık 15 yıllık araştırma ve geliştirme sürecinde, Xu Hongjie liderliğindeki ekip; uzman ekiplerin oluşturulmasından, araştırma platformlarının inşasına, yeni malzemelerin geliştirilmesinden çekirdek teknolojilerin tasarlanmasına kadar pek çok zorluğun üstesinden geldi.

11 Ekim 2023’te saat 11.08’de, 2 MW’lık sıvı yakıtlı TMSR ilk kritik noktaya ulaştı. 17 Haziran 2024’te tam güçle çalışmaya başlayan reaktör, 2024 Ekim ayında ergimiş tuz reaktörüne toryum eklenmesini içeren deneyle dünyada bir ilki daha gerçekleştirdi. Bu başarıyla Çin, dünyadaki tek faal toryum yakıtlı ergimiş tuz reaktörüne ev sahipliği yapar hâle geldi ve sistem, gelecek nesil nükleer araştırmalar için kapsamlı bir deney platformu olarak konumlandı.

Güvenlik, tüm nükleer teknolojilerde olduğu gibi temel kaygı olmaya devam ediyor. Çinli geliştiricilere göre toryum ergimiş tuz reaktörü, dördüncü nesil gelişmiş reaktörler arasında doğal güvenlik özelliklerine sahip bir tasarım. Sistem atmosferik basınçta çalıştığı için yüksek basınçlı patlama riski bulunmuyor. Yeraltına inşa edilen reaktör, tam radyasyon koruması sağlıyor; ayrıca kimyasal olarak kararlı ergimiş tuzlar, radyoaktif maddeleri etkili biçimde hapsedebiliyor. Olası bir sızıntı durumunda ergimiş tuz pasif güvenlik tankına akıyor, soğuyarak katılaşıyor ve radyoaktif malzemenin dışarı çıkmasını engelliyor.

Çin Bilimler Akademisi’ne göre, TMSR teknolojisi için yaklaşık 100 araştırma kurumu reaktör tasarımı, malzeme bilimi ve diğer teknik alanlarda iş birliği yapıyor. Deneysel reaktörün tüm temel bileşenlerinin tamamen yerli üretim olması, Çin’in tedarik zincirinin ve teknolojisinin %100 bağımsız olduğu anlamına geliyor. Gobi Çölü’nde 100 megavatlık bir gösterim reaktörü inşası sürüyor. En son resmi takvime göre, teknolojinin 2035 civarında ticari ölçekli uygulanabilirliğinin kanıtlanması hedefleniyor.

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.scmp.com/news/china/science/article/3331312/china-reaches-energy-independence-milestone-breeding-uranium-thorium