Nükleer Atık Geleceğin Enerji Kaynağı Olabilir ve Füzyon için Gerekli Nadir Bir Yakıta Erişimi Artırabilir

Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’ndan fizikçi Terence Tarnowsky, nükleer atıkların nükleer füzyon için gerekli nadir bir izotop olan trityuma dönüştürülebileceğini belirtti. Trityum, hidrojenin radyoaktif bir versiyonu olarak doğada serbest bulunmuyor, üretimi pahalı ve yalnızca sınırlı miktarlarda elde edilebiliyor. Tarnowsky, Amerikan Kimya Derneği’nin (ACS) sonbahar toplantısında yaptığı sunumda, trityumun nükleer fisyonun yan ürünü olarak nükleer atıklardan üretilebileceğini ifade etti.

Nükleer füzyon, atomların birleşerek ısı açığa çıkarması sürecine dayanıyor. Teorik olarak birkaç farklı füzyon reaksiyonu enerji sağlayabilir; bunlardan en yaygın olanı trityumun başka bir hidrojen izotopu olan döteryumla kaynaşarak helyum üretmesidir fakat ticari ölçekte füzyon hâlâ mümkün değil çünkü bilim insanları henüz büyük ölçekli ateşlemeyi —yani reaksiyonun kendini sürdürecek şekilde daha fazla enerji üretmesini— başaramadı. Bunun yanı sıra, trityum gibi yakıtların yüksek maliyeti de önemli bir engel. Tarnowsky, “Nükleer füzyon sıfır emisyonlu, bol miktarda enerji sağlayabilir. Ancak trityumun sınırlı bulunabilirliği ve yüksek maliyeti şu anda teknolojinin başarısı önünde bir engel oluşturuyor.” dedi.

Trityum Üretiminde Yeni Yaklaşım

Tarnowsky’ye göre şebekeye bağlanacak ilk nesil füzyon reaktörleri trityum kullanmak zorunda kalacak. Döteryum ve helyum-3 gibi başka reaksiyonlar teorik olarak uygulanabilir olsa da, bunların çalışması için çok daha yüksek sıcaklıklar gerekiyor; bu da maliyetleri artırarak pratikliği azaltıyor. Trityumun yaygın biçimde toplanması ise sorunlu çünkü radyoaktif özellik taşıyor ve yarı ömrü çok kısa. Trityum her yıl %5,5 oranında bozunuyor. Tarnowsky, “Elinizde fazla trityum bulundurup bunu 50 yıl sonra kullanamazsınız. Depoda saklamak mümkün değil.” sözleriyle sorunun ciddiyetini vurguladı. Gelecekteki füzyon santralleri için daha ucuz bir üretim yöntemi gerektiğini belirterek, “Bu kabiliyeti önceden geliştirmiş olmalısınız.” dedi.

Mevcut nükleer santraller fisyona, yani atomların parçalanarak enerji açığa çıkarmasına dayanıyor. Ancak bu süreç sonunda uzun süreli radyoaktif nükleer atık oluşuyor. Tükenmiş nükleer yakıt, yani artık fisyon için kullanılamayan yakıt, hâlâ radyoaktif olan uranyum ve plütonyumla birlikte stronsiyum ve iyot gibi yüz milyonlarca yıl boyunca bozunmayan fisyon ürünlerinden oluşuyor. Tarnowsky, bu atıklardan trityum üretmek için parçacık hızlandırıcı kullanılabileceğini belirtiyor. Bu yöntemde, atıktaki atomlar bölünüyor, ardından bir dizi reaksiyon sonucunda trityum elde ediliyor. Her ne kadar kalan maddeler ilk baştaki kadar tehlikeli olsa da, en azından bu atıklardan tekrar yararlanmak mümkün hale geliyor.

ACS’nin açıklamasında Tarnowsky, yöntemin temel ilkelerinin yeni olmadığını ancak son teknolojik gelişmeler sayesinde verimliliğin çok daha yüksek düzeye taşınabileceğini söyledi. İlk hesaplamalarına göre, 1 gigawatt enerji kullanılarak yılda yaklaşık 2 kilogram trityum üretilebiliyor. Söz konusu miktar, nükleer füzyonda kullanıldığında on binlerce Amerikan evinin bir yıllık enerji ihtiyacını karşılayabiliyor. Tarnowsky’nin tasarımı, aynı enerjiyle mevcut yöntemlerden 10 kat daha fazla trityum üretebilir.

Büyük Bir Paradigma Değişimi

ABD’nin hâlen ucuz ve sürekli bir trityum kaynağı bulunmuyor. Piyasada trityumun fiyatı pound başına 15 milyon dolar (kilogram başına 33 milyon dolar). Öte yandan ülkenin elinde binlerce ton radyoaktif nükleer atık var. Tarnowsky, “Bu teknoloji bugün mümkün. Halihazırda hükümete ait tükenmiş yakıtları kullanarak çok büyük bir paradigma değişimi yaratabilir.” dedi.

Henüz yöntemin tüm detayları netleşmiş değil, ancak Tarnowsky, tasarımının olumlu karşılanmasından memnun. “Üç Mil Adası ve Çernobil gibi kazaların ardından nükleer enerji onlarca yıl tabu olmuştu ancak zaman değişti.” ifadelerini kullandı.

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.livescience.com/planet-earth/nuclear-energy/this-technology-is-possible-today-nuclear-waste-could-be-future-power-source-and-increase-access-to-a-rare-fuel