elektrik enerjisi Üretimi · temiz ve kuruluşmaliyeti hariç en ucuz elektrik enerjisi üreten...
TRANSCRIPT
Elektrik Enerjisi Üretimi
Dr. Emrah ÇETİN
Elek
trik
Ene
rjisi
Üre
tim
Çeşitle
riYenilenemez (Fosil)
Kaynaklı
Doğalgaz
Kömür
Nükleer
Petrol türevleri
Yenilenebilir Kaynaklı
Hidrolik
Rüzgar
Güneş
Jeotermal
Dalga
Gelgit
Hidrojen
Biokütle (atık)
Nükleer Santraller
Nükleer Santraller
Fisyon: Kararlılığı az olan ağır çekirdeklerin bölünereknispeten daha kararlı çekirdeklere ayrılmasıdır.
Nükleer Santraller
Füzyon: Fisyonun tersine hafif radyoaktif atomçekirdeklerinin birleşerek daha ağır atom çekirdeklerinimeydana getirmesi olayıdır.
Nükleer Santraller
Nükleer santral; uranyum 233, uranyum 235 ve toryum gibimaddelerin atomlarının kontrollü bir şekilde reaktörlerdeparçalanması sonucu açığa çıkan çok yüksek derecede ısıenerjisinden elektrik üreten bir termik santral tipidir.
URANYUM temel nükleer yakıt hammaddesidir. Günümüzde nükleer güçsantrallerinde yakıt olarak kullanılmaktadır. Doğadaki uranyumun binde yedisi(%0.71) bölünebilme yeteneğine sahip (fisil) Uranyum-235 izotopu içerir. Doğaluranyumlu yakıt ağır su (döteryum-hidrojenin bir izotopu) ile soğutulan reaktörlerdekullanılmaktadır. Hafif su ile soğutulan reaktörlerde ise zenginleştirilmiş uranyumyakıtı kullanılmaktadır. Zenginleştirilmiş uranyum, doğal uranyum içindekiUranyum-235 izotopu oranını artırmak amacıyla zenginleştirme işlemi ile eldeedilmektedir.
TORYUM fisil bir madde olmadığı için tek başına nükleer yakıt olarak kullanılamazve fisil bir izotop olan U233 e dönüşebilmesi için de bir tetikleyiciye (nötron)gereksinimi vardır. Bu nedenle nükleer yakıt olarak kullanılabilmesi için fisilizotoplar olan U235 veya Pu239 ile birlikte kullanılmalıdır.Toryumun nükleer yakıt olarak kullanılması ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır ancakgünümüzde toryumla çalışan ticari ölçekli bir nükleer reaktör bulunmamaktadır.
Uranyum çeşitli aşamalardan geçtikten sonra enerji elde etmek üzere nükleerreaktörlerde kullanılır. Reaktörlerde ortaya çıkan kullanılmış yakıtlar güvenli birşekilde idare edilir.
Nükleer Hammadde: Uranyum, Toryum
Isı enerjisinden buhar kazanındaki su ısıtılarak yüksek sıcaklıkta vebasınçta buhar elde edilmektedir.
Meydana gelen buhar, türbine verilerek mekanik enerjiye vealternatör döndürülerek elektrik enerjisine çevrilir.
Nükleer Santraller
Fosil yakıtların (kömür, petrol, gaz) tükenebilir olması ve atmosferikkirlenmeye yol açmaları ve her geçen gün artan enerji ihtiyacınıkarşılamak için nükleer santrallerin kurulması gündeme gelmiştir.
Halen 31 ülkede 450 nükleer reaktör işletme halindedir.
Nükleer Santraller
Nükleer Santral Bulunan Ülkeler
Nükleer Santral Bulunan Ülkeler
ÜlkelerVar Olan Nükleer Santral Sayısı (2018 yılı)
İnşa Halindeki Nükleer Santral Sayısı (2018 yılı)
Nükleer Santrallerin Elektrik üretimindeki Oranı (2017 yılı)
ABD 98 2 %20
Fransa 58 1 %71,6
Çin 46 11 %3,9
Japonya 42 2 %3,6
Rusya 37 6 %17,8
Güney Kore 25 5 %27,1
Hindistan 22 7 %3,2
Kanada 19 – %14,6
İngiltere 15 – %19,3
Ukrayna 15 2 %55,1
İsveç 8 – %39,6
Almanya 7 – %11,6
Belçika 7 – %49,9
İspanya 7 – %21,2
Çek Cumhuriyeti 6 – %33,1
Tayvan 6 2 %9,3
İsviçre 5 – %33,4
Finlandiya 4 1 %33,2
Macaristan 4 – %50
Slovakya 4 2 %54
Pakistan 5 2 %6,2
Arjantin 3 1 %4,5
Brezilya 2 1 %2,7
Bulgaristan 2 – %34,3
Meksika 2 – %6
Romanya 2 – %17,6
Güney Afrika 2 – %6,7
Ermenistan 1 – %32,5
İran 1 – %2,2
Hollanda 1 – %2,9
Slovenya 1 – %39,1
Birleşik Arap Emirliği – 4 –
Beyaz Rusya – 2 –
Bangladeş – 2 –
Türkiye – 1 –
TOPLAM 454 54 Yaklaşık %11
ÜLKELERE GÖRE DÜNYADA NÜKLEER ENERJİ SANTRALİ KURULU GÜCÜ LİSTESİS. Ülke Kurulu Güç (MW)
1 Amerika Birleşik Devletleri 99.333
2 Fransa 63.1303 Japonya 39.7524 Çin 33.3845 Rusya 27.3136 Güney Kore 22.4947 Kanada 13.5548 Ukrayna 13.1079 Almanya 9.515
10 Birleşik Krallık 8.91811 İsveç 8.61212 İspanya 7.12113 Hindistan 6.25514 Belçika 5.91815 Tayvan 4.44816 Çekya 3.93017 İsviçre 3.33318 Finlandiya 2.77919 Bulgaristan 1.92620 Macaristan 1.902
Nükleer santraller radyoaktif bir sızıntı olmaması durumunda entemiz ve kuruluş maliyeti hariç en ucuz elektrik enerjisi üretensantrallerdir.
Yaşanılan Nükleer Kazalar;1) 1957 yılında İskoçya’da meydana gelen Windscale kazası; bu kazada reaktörün civarınabir miktar radyasyon yayılmakla beraber ölümle veya akut radyasyon hastalığıyla sonuçlananbir olay meydana gelmemiştir.2) 1979 yılında ABD’de meydana gelen Three Mile adası kazası; normal bir işletim arızası,ekipman kaybı ve operatör hatası ile kazaya dönüşmüş, ancak kısmi reaktör kalbi erimesimeydana gelmesine rağmen reaktörü çevreleyen beton koruyucu kabuğun sayesindeçevreye ciddi bir radyasyon sızıntısı olmadığı söylenmiştir.3) 1986 yılında Ukrayna’da meydana gelen Çernobil reaktör kazası; tek kelimeyle birfaciadır. Kazanın nedenleri; operatörlerin güvenlik mevzuatına aykırı olarak santralde deneyyapmaları sonucunda reaktördeki ani güç artışı ve santral tasarımında derinliğine güvenlikprensibine aykırı olarak, reaktörü çevrelemesi gereken bir beton koruyucu kabuğun inşaedilmemiş olması olarak özetlenebilir.4) 2011 yılında Japonya’da meydana gelen Fukuşima Nükleer Santrali kazası, 9.0büyüklüğündeki Tōhoku depremi ve tsunamisi sonrasında meydana geldi. Honşu adasıaçıklarında meydana gelen bu deprem, Japonya’da büyük bir tsunamiye yol açtı. TsunamiJaponyaya çok büyük zarar verdi ve nükleer enerji santrallerinde arızalar meydana getirdi.
Nükleer Santraller
Nükleer santrallerin yakıt ihtiyacı ve atığı diğer termik santralleregöre çok azdır. Örneğin; 1g U235 2.500 kg kömürün verdiği ısıyaeş değer ısı vermektedir. 1 kg uranyum ile üretilen elektrik 16.6ton taşkömürü ya da 111 ton (80 varil) petrolle üretilen elektriğeeşdeğerdir.
1 kg nükleer malzemenin fisyonundan elde edilen enerji 1000MW.gün’dür.
Nükleer Santraller
Nükleer Santraller
Kaza olasılığı ve etkilerine karşı gerekli güvenlik önlemlerininalınması şarttır. Nükleer santraller çevreyi en az kirleten elektriksantralleridir. Çevre dostu bir termik santral türü olduğudüşüncesi giderek yaygınlaşmaktadır.
Türkiye’de Sinop, Mersin–Akkuyu ve İğneada ’da nükleer santralkurulması planlanmıştır. 2011 yılında Akkuyu’da 1200 MW kurulugüçte 4 reaktör yapılması için ihaleye çıkılmıştır.
Türkiye'de yapımına başlanan Akkuyu Nükleer Santrali'ninkapasitesi 4800 MW olacaktır. Diğer taraftan Akkuyu'dan sonradevreye alınması planlanan Sinop ve İğneada NGS'leri ile 3santralin toplam kurulu gücü 13.680 MW'dir.
AKKUYU NGS
Nükleer Santralde kullanılacak tüm yakıt Rusya’dan getirilecek. Atıklar dayine Rusya’ya geri gidecek. Atıkları Türkiye satın almak isterse, Türkiye’dede kalabilecek.
Akkuyu NGS Projesi’nin teknik referans santrali, Rusya’da bulunan AES-2006 projeli Novovoronejskaya-2 Nükleer Santrali’dir. Akkuyu NükleerSantrali’nin işletme ömrü 60 yıl olacaktır.
Yakıt türü hafif zenginleştirilmiş uranyum dioksittir.
AKKUYU NGS
Güç ünitesi, reaktör adası ve türbin adasından ibarettir. Birinci çevrimradyoaktiftir. Burada reaktör, dört ana devridaim sistemi, dört ana devridaimpompası, dört buhar üreteci ve bir basınçlayıcıdan ibarettir. İkinci çevrimradyoaktif değildir. Bu kısım besleme pompaları ve suyu tekrar temizlemesistemi, yüksek basınç ısıtıcıları dâhil olmak üzere, buhar üreteci buhar çıkışı,taze buhar hattı, türbin ve türbin buharını tekrar temizleme sistemi, yoğuşturucupompaları, alçak basınçlı tekrar temizleyen ısıtıcı sistemi, yoğuşturucu sistem,gaz giderici sistem, besleme suyu sistemi mevcuttur.Türbinde kompresör ünitesi, besleme suyunun tekrar temizletici ısıtma tesisatı,su- buhar ayırıcıları - buhar ısıtıcıları ile buhar boşaltma tesisi mevcuttur. Kendiihtiyacı için devamlı olmayan ve çevrime kimyasal işlem görmüş ek ısıtılmış sualma sistemi de mevcuttur.Güç ünitesi proje kazaları ve/veya onların sonuçlarını indirgemek için güvenliksistemi ile donatılmıştır.
AKKUYU NGS
SİNOP NGS
Ülkemizde kurulması planlanan ikinci nükleer güç santrali için Japonya ileHükümetler Arası Anlaşma 2013 yılında imzalanmıştır.İmzalanan anlaşma uyarınca her biri 1.120 MW olan 4 üniteden oluşan toplam4.480 MW gücüne, sahip Fransız-Japon ortak tasarımı ATMEA-1 tipi nükleerreaktör kurulması planlamaktadır.Sinop santralinin kurulumu, işletimi ve sökümüne dair sorumluluk, kurulacak olanproje şirketine aittir. Söz konusu şirketin %49 hissesi EÜAŞ’a ait olacaktır. SinopNükleer Güç Santrali Projesinde, EÜAŞ’ın Projede hisse sahibi olması nükleerteknolojinin ülkemize transfer edilmesi, sanayimizin geliştirilmesi veinsan kaynağımızın yetiştirilmesi gibi hususlar için büyük önem taşımaktadır.Sinop Nükleer Santral Projesi için ÇED başvuru dosyası Ocak 2018 tarihindeÇevre ve Şehircilik Bakanlığına sunulmuş olup projeye ilişkin Halkın KatılımıToplantısı 6 Şubat 2018 tarihinde Sinop’ta gerçekleştirilmiştir.Halihazırda ÇED çalışmaları ile birlikte projenin fizibilite çalışmalarına devamedilmektedir.Nükleer santraller sadece elektrik üretim tesisi olmayıp istihdam, insan kaynakları, teknoloji bilgi birikiminin artırılmasının yanı sıra sıkı güvenlik standartlarına göre çalışma kültürünün artırılmasında da önemli katkılar sunmaktadır.
Kurulu Gücü 4480 MW
Dizayn ömrü 60 yıl
İnşaat süresi 40 ay
Deneme süresi 8 ay
Verimlilik (Efficiency) %36,5
Kapasite faktörü %92
Zenginleştirme % 4,85
Kişi Başı Yıllık Doz 0,5 Sv/yıl
Yakıt yükleme döngüsü 12 ay – 18 ay (optimum)-24 ay (düşük verimlilik)
Primer Kontrolde Ünitedeki güç değişimi ± %5
Primer Kontrolde Güç değişim Hızı %1 Nnom/s
Sekonder Kontrolde Güç değişimi ± %10
Yakıt Demetleri Kare olarak tasarlanmıştır.
Reaktör kalbine giriş/çıkış sıcaklıkları 291/326 oC
Sinop Nükleer Santrali ATMEA1 Teknik Özellikler
Nükleer Santraller
Nükleer santraller, hidroelektrik ve kömür yakıtlı santrallerinaksine, teknik olarak her yere kurulabilir. Ancak üretilen elektriğinekonomik olabilmesini sağlamak amacıyla santralin bir yerekurulabilmesi için o yerin taşıması gereken şartlar vardır. Bunlar;
- Deprem riskinin en düşük olduğu yer olması,- Radyoaktif malzemenin santralin kurulacağı yere kolaytaşınabilmesi,
- Yüksek soğutma suyu ihtiyacının karşılanması
Nükleer Santraller
(1) Reaktör kalbi(2) Kontrol çubuğu(3) Reaktör basınç kabı(4) Basınçlandırıcı(5) Buhar üreteci(6) Soğutma su pompası(7) Reaktör korunak binası
Nükleer Santraller
(8) Türbin(9) Jeneratör-Elektrik üreteci(10) Yoğunlaştırıcı(11) Besleme suyu pompası(12) Besleme suyu ısıtıcısı
Nükleer Santraller
Nükleer santrallerin bölümleri ve görevleriNükleer reaktör: Uranyum atomunun fizyona uğradığı ve yüksek
ısının elde edildiği, nükleer santralin en önemli bölümüdür.
Nükleer Santraller
Basınç kabı: Yakıtların tümünü barındıran ve buhar üretmek içinkullanılan, yüksek basınçtaki soğutma suyunu içinde tutankısımdır. Kalınlığı 20-25 cm kadardır.
Koruma kabı: Basınç kabı, buhar üreteçleri gibi tüm reaktörparçalarını koruyan kaptır. İç kısmı 2 cm kalınlığında çelik bir zırhve onun dışında 2 ile 5 m kalınlığında bir beton kabuktan oluşur.
Nükleer Santraller
Kondanser: Türbinde kullandıktan sonra çıkan buharı,yoğunlaştırarak suya dönüştürür. Kondanserden çıkan su, pompayardımıyla soğutma kulesine gönderilir.
Nükleer Santraller
Atık Toplama Sistemi: Nükleer santrallerin en önemli işlev görensistemlerinden biridir. Radyoaktif madde içeren atıklar (katı, sıvı,gaz) ayrı ayrı işleme tabi tutulur. En önemlisi katı atıklardır. Katıatıklar öncelikle cam kaplar içine alınır ve tuz madenlerindesaklanır.
Nükleer Santraller
Moderatör: Parçalanma sonucu ortaya çıkan hızlı nötronlarıyavaşlatan maddedir. Bu madde grafit, hafif su veya ağır sudur(H2O-D2O ve sıvı sodyum). Moderatör aynı zamanda soğutucugörevi de yapar.
Nükleer Santraller
Ölçü, kontrol ve koruma sistemi: Santralin tüm ünitelerini izleyenve kontrol eden sistemdir. Herhangi bir arıza derhâl görülebilir.
Nükleer Santraller
Buhar türbini: Buharın kinetik enerjisinin mekanik enerjiyedönüştürüldüğü bölümdür.
Nükleer Santraller
Jeneratör: Buhar türbininden elde edilerek miline aktarılanmekanik enerjiyi, elektrik enerjisine dönüştüren elektrikmakinesidir.
