Bilim insanlarından toryum için yeni reaktör modeli

TÜRKİYE'de bilim insanları, toryumdan enerji üretimine yönelik yeni bir hibrit reaktör modeli geliştirdi. Teorik hesaplamalara dayanan modelde, toryumun enerjiye dönüştürülmesi için gerekli nötronların daha küçük ve düşük enerjili bir parçacık çarpıştırıcısıyla üretilmesi önerildi. Yeni yöntemde, daha önce üzerinde çalışılan sisteme göre yaklaşık 2 bin 500 kat daha düşük giriş gücüyle aynı nötron kaynağının oluşturulabileceği hesaplandı.

TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi'nden Prof. Dr. Saleh Sultansoy, doktora öğrencisi Burak Dağlı ve yüksek lisans öğrencisi Dilara Aktürk ile Ankara Üniversitesi'nden doktoralı öğretim üyeleri Ali Can Canbay ve Ümit Kaya tarafından hazırlanan 'A Subcritical Thorium Fission-Deuteron Fusion Hybrid Reactor: DD Collider Instead of Muonic Fusion as a Neutron Source' başlıklı bilimsel çalışma, uluslararası Fusion Science and Technology dergisinde yayımlandı. Araştırmada, toryumdan enerji üretiminde kullanılabilecek hibrit reaktör için gerekli nötronların daha basit ve düşük enerjili bir sistemle üretilmesine yönelik yeni bir model ortaya konuldu.

'DAHA BASİT BİR SİSTEM ÖNERDİK'

Araştırmada daha önce Japon bilim insanları tarafından önerilen sistemde nötron üretimi için yüksek enerjili ve karmaşık bir proton hızlandırıcısına ihtiyaç duyulduğuna dikkati çektiklerini belirten 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.

TORYUMU NÖTRONLAR HAREKETE GEÇİRECEK

Önerdikleri sistemin çalışma prensibini anlatan 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" diye konuştu.

10 MW İÇİN 49 VAT HESABI

Çalışmadaki en dikkati çekici sonuçlardan birinin enerji hesabı olduğunu belirten 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" dedi.

120 BİN VATTAN 49 VATA

Daha önce önerilen yöntemle yeni modeli karşılaştıran 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.

10 METRELİK ÇARPIŞTIRICI

Yeni modelde çok büyük bir tesis yerine daha küçük bir parçacık çarpıştırıcısı öngörüldüğünü anlatan 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" dedi.

TORYUMDA ATIK AVANTAJI

Toryumun tercih edilmesinin nedenlerinden birinin nükleer atık konusu olduğunu belirten 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" diye konuştu.

'HENÜZ TEORİK AŞAMADA'

Çalışmanın bugün kurulmuş ve elektrik üreten bir reaktör anlamına gelmediğinin altını 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" dedi.