Bir aydan fazla bir süre boyunca, Albuquerque, New Mexico'daki nükleer start-up Kairos Power'ın borularından toplam on iki ton sıvı tuz aktı. Şirket, erimiş tuz karışımıyla soğutulacak yeni tip bir nükleer reaktör üzerinde çalışıyor. Ocak ayı başlarında ilk büyük ölçekli test soğutma sistemi 1.000 çalışma saatini aştı. Bu, Kairos'un son haftalarda elde ettiği ikinci önemli kilometre taşıdır. Aralık ayında, ABD nükleer düzenleme kurumu Nükleer Düzenleme Komisyonu (NRC), şirketin ilk test reaktörü için inşaat izni verdi.
Duyuru
Nükleer enerji, iklim değişikliğiyle mücadelede hayati önem taşıyan, karbonsuz bir enerji kaynağı sağlayabilir. Geçtiğimiz Aralık ayında Dubai'de düzenlenen Birleşmiş Milletler iklim konferansında 20 devlet ve hükümet başkanı, dünyada faaliyette olan tüm nükleer enerji santrallerinin kapasitesinin 2050 yılına kadar üç katına çıkarılması lehinde konuştu. Ancak teknoloji, çevre ve güvenlik nedenleriyle tartışmalıdır ve diğer yandan çünkü yeni binalar şu ana kadar pahalıydı. Son dönemdeki büyük nükleer enerji projeleri, gecikmeler ve hızla artan inşaat maliyetleri nedeniyle sıkıntı yaşıyor. Kairos ve gelişmiş reaktör tasarımları üzerinde çalışan diğer genç şirketler, nükleer enerjinin inşaat maliyetlerini ve süresini azaltabilecek yeni bir versiyonunu sunarak bunu değiştirmeyi umuyor.
Kairos'un kurucu ortağı ve baş teknoloji sorumlusu Edward Blandford, “Teknolojimiz ve tasarım yaklaşımımız, mevcut ticari reaktörlerden temel olarak farklı” diyor. Günümüzde neredeyse tüm ticari nükleer enerji santralleri, nükleer fisyon ve türbinlerde buhar üretimi yoluyla elektrik üretmek için yakıt olarak aynı tür zenginleştirilmiş uranyumu kullanıyor. Sıcaklık, su kullanan bir soğutma sistemi ile kontrol edilir.
Ancak giderek artan sayıda şirket, maliyetleri ve güvenliği artırmak için bu formülü optimize etmeye çalışıyor. Kairos örneğinde şirket, grafit kabuklara gömülebilen küçük uranyum içeren parçacıklardan oluşan TRISO (Üçlü-İzotropik Yakıt) adı verilen alternatif bir yakıt kullanmayı planlıyor. TRISO nükleer yakıtı sağlamdır ve yüksek sıcaklıklara, radyasyona ve korozyona karşı dayanıklıdır. Ayrıca TRISO reaktörünün soğutma sisteminde su yerine sıvı tuz kullanılıyor.
Reaktörde daha az basınç
Kairos'un CTO'su Blandford, bunun nükleer enerji santrallerini daha güvenli hale getirmede uzun bir yol kat edebileceğini söylüyor. Su soğutmalı reaktörlerdeki soğutma sistemi, suyun kaynamasını önlemek için yüksek basınçta tutulmalıdır; bu durum, reaktörün soğutucusuz kalmasına ve aşırı ısınma ve kontrolden çıkma riskine yol açacaktır. Tuzu kaynatmak teknik olarak mümkündür ancak bu ancak çok yüksek sıcaklıklarda gerçekleşebilir. Dolayısıyla basınçlı su reaktörlerinde olduğu gibi bu yüksek basınçlara gerek yoktur.
Erimiş tuz reaktörleri ilk olarak 1950'lerde geliştirildi ve 1960'larda test edildi, ancak endüstrinin su soğutmalı tasarımlara geçmesiyle büyük ölçüde rafa kaldırıldı. Nükleer enerjinin kullanımını destekleyen bir araştırma kuruluşu olan Good Energy Collective'in kurucu ortağı ve genel müdürü Jessica Lovering, “Artık düşük karbonlu enerjiye olan ihtiyaç arttığından, bu teknolojilere olan ilgi yeniden arttı” diyor. Yeni teknolojiler, su soğutmalı reaktörlerle ilgili bazı güvenlik endişelerinin hafifletilmesine yardımcı olabilir. Ayrıca daha verimli elektrik üretebilirler.
Erimiş tuz reaktörü son yetmiş yılda önemli ölçüde geliştirildi. Aynı zamanda böyle bir sistem hiçbir zaman ticari işletmeye girmemiştir. Yetkililer tarafından yakından takip edilen bu tür soğutma sistemlerinin nükleer teknolojide kullanılabilmesi için hâlâ kapsamlı testlerin yapılması gerekiyor. Kairos test tesisinin devreye girdiği yer burasıdır. Flor bazlı bir soğutucu akışkan olan FLiBe'yi sirküle etmek için inşa edilmiş dünyadaki en büyük sistemdir.
Sistem, bitmiş reaktördeki nükleer reaksiyonlar sırasında oluşacak büyük ısıyı simüle etmek için elektrikli ısıtma elemanlarını kullanıyor. Testler, FLiBe karışımının bir soğutma döngüsü boyunca pompalanmasını içerirken, mühendisler sistemdeki sıcaklığı ve tuzun saflık seviyesini izliyor. Şirket ayrıca reaktörün nasıl doldurulacağını ve sistemin güç çıkışının nasıl izleneceğini ve düzenleneceğini de test etti.
Yeni reaktöre adım adım
Bir nükleer reaktörde asla kullanılmayacak eksiksiz bir soğutma sistemi inşa etmek önemli bir zaman, para ve kaynak yatırımıdır. Ancak küçük adımlı yaklaşım, Kairos'un prosedürü başarılı bir şekilde uygulamaya koymasına yardımcı olabilir. Ancak nükleer enerji düşünce kuruluşu Nuclear Innovation Alliance'ın araştırma direktörü Patrick White, bunun tarihsel olarak zor bir görev olduğunu söylüyor.
White, “Nükleer enerjiyle ilgili zorluklardan biri, ilk adımın genellikle reaktörü kağıt üzerinde tasarlamak olmasıdır. Daha sonra her şeyi inşa etmeniz gerekir” diyor. Kairos, geliştirmeyi hızlandırmak ve inşaatın ileri aşamalarında sıkışıp kalmaktan kaçınmak için artık farklı bir yaklaşım benimsemeyi ve inşaat sırasında bileşenleri test etmeyi planlıyor.
Kairos aynı zamanda genel bir yapı geliştirme konusunda da ilerleme kaydediyor. Aralık ayında şirket, ilk test reaktörü olan Hermes-1'i inşa etmek için NRC'den onay aldı. Hermes-1 yaklaşık 35 megawatt termal enerji üretecek; Günümüzün ticari reaktörleri tipik olarak 1000 megawatt civarında elektrik üretiyor ve buna karşılık gelen daha yüksek termal çıktıya sahip. Tamamlanmasının 2026 yılında tamamlanması planlanıyor. Diğer birçok şirket de modern reaktör tasarımlarında sıvı tuz veya TRISO yakıt kullanıyor. Maryland merkezli X-energy, TRISO yakıtı kullanan gaz soğutmalı bir reaktör geliştirirken, TerraPower ve GE Hitachi Nuclear Energy, enerjiyi depolamak için aynı zamanda erimiş tuz kullanan, sodyum soğutmalı bir reaktör geliştiriyor.
Kairos ve diğer şirketlerin hâlâ kat etmesi gereken uzun bir yol var. Mühendislik şefi Blandford, şirketin Hermes-1'in parçalarını monte etmeden önce en az iki büyük test soğutma sistemi daha inşa etmeyi planladığını söyledi. Şirketin ayrıca NRC ile atması gereken iki adımdan ikincisi olan Hermes-1 için de işletme lisansı alması gerekiyor. Sırada, Hermes-1'e benzer boyut ve tasarıma sahip iki reaktörün yanı sıra üretilen ısıyı elektriğe dönüştürecek bir sistem bulunacak olan Hermes-2 var. Sonunda şirket daha büyük ticari reaktörlere taşınacak. Bütün bunlar zaman alacak ama Kairos ve rakipleri buna değeceğine inanıyor. Blandford, “Teknolojimiz benzersizdir ve diğer teknolojilerin giremeyeceği alanlara girmek için benzersiz fırsatlar yaratır” diyor.
(Jle)
Haberin Sonu
Duyuru
Nükleer enerji, iklim değişikliğiyle mücadelede hayati önem taşıyan, karbonsuz bir enerji kaynağı sağlayabilir. Geçtiğimiz Aralık ayında Dubai'de düzenlenen Birleşmiş Milletler iklim konferansında 20 devlet ve hükümet başkanı, dünyada faaliyette olan tüm nükleer enerji santrallerinin kapasitesinin 2050 yılına kadar üç katına çıkarılması lehinde konuştu. Ancak teknoloji, çevre ve güvenlik nedenleriyle tartışmalıdır ve diğer yandan çünkü yeni binalar şu ana kadar pahalıydı. Son dönemdeki büyük nükleer enerji projeleri, gecikmeler ve hızla artan inşaat maliyetleri nedeniyle sıkıntı yaşıyor. Kairos ve gelişmiş reaktör tasarımları üzerinde çalışan diğer genç şirketler, nükleer enerjinin inşaat maliyetlerini ve süresini azaltabilecek yeni bir versiyonunu sunarak bunu değiştirmeyi umuyor.
Kairos'un kurucu ortağı ve baş teknoloji sorumlusu Edward Blandford, “Teknolojimiz ve tasarım yaklaşımımız, mevcut ticari reaktörlerden temel olarak farklı” diyor. Günümüzde neredeyse tüm ticari nükleer enerji santralleri, nükleer fisyon ve türbinlerde buhar üretimi yoluyla elektrik üretmek için yakıt olarak aynı tür zenginleştirilmiş uranyumu kullanıyor. Sıcaklık, su kullanan bir soğutma sistemi ile kontrol edilir.
Ancak giderek artan sayıda şirket, maliyetleri ve güvenliği artırmak için bu formülü optimize etmeye çalışıyor. Kairos örneğinde şirket, grafit kabuklara gömülebilen küçük uranyum içeren parçacıklardan oluşan TRISO (Üçlü-İzotropik Yakıt) adı verilen alternatif bir yakıt kullanmayı planlıyor. TRISO nükleer yakıtı sağlamdır ve yüksek sıcaklıklara, radyasyona ve korozyona karşı dayanıklıdır. Ayrıca TRISO reaktörünün soğutma sisteminde su yerine sıvı tuz kullanılıyor.
Reaktörde daha az basınç
Kairos'un CTO'su Blandford, bunun nükleer enerji santrallerini daha güvenli hale getirmede uzun bir yol kat edebileceğini söylüyor. Su soğutmalı reaktörlerdeki soğutma sistemi, suyun kaynamasını önlemek için yüksek basınçta tutulmalıdır; bu durum, reaktörün soğutucusuz kalmasına ve aşırı ısınma ve kontrolden çıkma riskine yol açacaktır. Tuzu kaynatmak teknik olarak mümkündür ancak bu ancak çok yüksek sıcaklıklarda gerçekleşebilir. Dolayısıyla basınçlı su reaktörlerinde olduğu gibi bu yüksek basınçlara gerek yoktur.
Erimiş tuz reaktörleri ilk olarak 1950'lerde geliştirildi ve 1960'larda test edildi, ancak endüstrinin su soğutmalı tasarımlara geçmesiyle büyük ölçüde rafa kaldırıldı. Nükleer enerjinin kullanımını destekleyen bir araştırma kuruluşu olan Good Energy Collective'in kurucu ortağı ve genel müdürü Jessica Lovering, “Artık düşük karbonlu enerjiye olan ihtiyaç arttığından, bu teknolojilere olan ilgi yeniden arttı” diyor. Yeni teknolojiler, su soğutmalı reaktörlerle ilgili bazı güvenlik endişelerinin hafifletilmesine yardımcı olabilir. Ayrıca daha verimli elektrik üretebilirler.
Erimiş tuz reaktörü son yetmiş yılda önemli ölçüde geliştirildi. Aynı zamanda böyle bir sistem hiçbir zaman ticari işletmeye girmemiştir. Yetkililer tarafından yakından takip edilen bu tür soğutma sistemlerinin nükleer teknolojide kullanılabilmesi için hâlâ kapsamlı testlerin yapılması gerekiyor. Kairos test tesisinin devreye girdiği yer burasıdır. Flor bazlı bir soğutucu akışkan olan FLiBe'yi sirküle etmek için inşa edilmiş dünyadaki en büyük sistemdir.
Sistem, bitmiş reaktördeki nükleer reaksiyonlar sırasında oluşacak büyük ısıyı simüle etmek için elektrikli ısıtma elemanlarını kullanıyor. Testler, FLiBe karışımının bir soğutma döngüsü boyunca pompalanmasını içerirken, mühendisler sistemdeki sıcaklığı ve tuzun saflık seviyesini izliyor. Şirket ayrıca reaktörün nasıl doldurulacağını ve sistemin güç çıkışının nasıl izleneceğini ve düzenleneceğini de test etti.
Yeni reaktöre adım adım
Bir nükleer reaktörde asla kullanılmayacak eksiksiz bir soğutma sistemi inşa etmek önemli bir zaman, para ve kaynak yatırımıdır. Ancak küçük adımlı yaklaşım, Kairos'un prosedürü başarılı bir şekilde uygulamaya koymasına yardımcı olabilir. Ancak nükleer enerji düşünce kuruluşu Nuclear Innovation Alliance'ın araştırma direktörü Patrick White, bunun tarihsel olarak zor bir görev olduğunu söylüyor.
White, “Nükleer enerjiyle ilgili zorluklardan biri, ilk adımın genellikle reaktörü kağıt üzerinde tasarlamak olmasıdır. Daha sonra her şeyi inşa etmeniz gerekir” diyor. Kairos, geliştirmeyi hızlandırmak ve inşaatın ileri aşamalarında sıkışıp kalmaktan kaçınmak için artık farklı bir yaklaşım benimsemeyi ve inşaat sırasında bileşenleri test etmeyi planlıyor.
Kairos aynı zamanda genel bir yapı geliştirme konusunda da ilerleme kaydediyor. Aralık ayında şirket, ilk test reaktörü olan Hermes-1'i inşa etmek için NRC'den onay aldı. Hermes-1 yaklaşık 35 megawatt termal enerji üretecek; Günümüzün ticari reaktörleri tipik olarak 1000 megawatt civarında elektrik üretiyor ve buna karşılık gelen daha yüksek termal çıktıya sahip. Tamamlanmasının 2026 yılında tamamlanması planlanıyor. Diğer birçok şirket de modern reaktör tasarımlarında sıvı tuz veya TRISO yakıt kullanıyor. Maryland merkezli X-energy, TRISO yakıtı kullanan gaz soğutmalı bir reaktör geliştirirken, TerraPower ve GE Hitachi Nuclear Energy, enerjiyi depolamak için aynı zamanda erimiş tuz kullanan, sodyum soğutmalı bir reaktör geliştiriyor.
Kairos ve diğer şirketlerin hâlâ kat etmesi gereken uzun bir yol var. Mühendislik şefi Blandford, şirketin Hermes-1'in parçalarını monte etmeden önce en az iki büyük test soğutma sistemi daha inşa etmeyi planladığını söyledi. Şirketin ayrıca NRC ile atması gereken iki adımdan ikincisi olan Hermes-1 için de işletme lisansı alması gerekiyor. Sırada, Hermes-1'e benzer boyut ve tasarıma sahip iki reaktörün yanı sıra üretilen ısıyı elektriğe dönüştürecek bir sistem bulunacak olan Hermes-2 var. Sonunda şirket daha büyük ticari reaktörlere taşınacak. Bütün bunlar zaman alacak ama Kairos ve rakipleri buna değeceğine inanıyor. Blandford, “Teknolojimiz benzersizdir ve diğer teknolojilerin giremeyeceği alanlara girmek için benzersiz fırsatlar yaratır” diyor.
(Jle)
Haberin Sonu