Sürdürülebilir nükleer enerji mi?!

Nükleer enerjiler ile ilgili tartışmalar uzun yıllardır devam ediyor. Mevcut nükleer enerji santralleri kömür, petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtlardan çok daha fazla enerji üretiyor olsa da oluşturdukları nükleer atıklar ve facia boyutuna ulaşan kazalar dolayısıyla her zaman olumsuz karşılandı. Nükleer enerjilerin fosil yakıtlardan daha sürdürülebilir olduğuna dair tartışmalar 2022 Şubat ayında alevlendi. Çünkü Avrupa Füzyon Programı (European Fusion Programme) kapsamında İngiltere’de çalışmalarına devam eden JET (Joint European Torus) füzyon enerji araştırmalarını yürüten bilim insanları bu yönde açıklamalar yaptı.

Nükleer enerji konusu hâlâ teknik bir konu olsa da bu yazımızda füzyon enerjisini en sade şekilde ele alarak gerçekten de hem sürdürülebilir hem de çevreye zararı olmayan bir enerji kaynağı olup olmadığını tartışmaya açıyoruz.

☢️ Fizyon x Füzyon

Mevcut nükleer enerji teknolojileri fizyon veya füzyon olarak ikiye ayrılıyor.

Fizyon enerji şu anda nükleer enerji santrallerinde kullanılan yöntem. En basit hâli ile ağır kütleye sahip bir atomun parçalanarak daha fazla sayıda ama daha az kütlede atoma dönüşmesi sırasında elde edilen enerji. Fizyon enerjisi zincirleme bir reaksiyon ile oluşuyor ve bu da dengesiz ve radyoaktif atık oluşumuna neden olan bir süreç. Günümüzde nükleer enerji santrallerinin eleştirilerin odağında olmasının temel sebebi elbette bu radyoaktif atıkların oluşumu ile atom bombasının aynı şekilde çalışıyor olmasından kaynaklanıyor. Zincirleme reaksiyonun kontrolünün zor olması, sızıntı ihtimalinin çok fazla olması ve oluşan radyoaktiflerin doğru şekilde saklanmaması hâlinde oluşabilecek facialar bu eleştirileri haklı çıkartıyor denebilir.

Füzyon enerjisi ise daha hafif kütledeki iki atomun çarpışması ile tek bir ağır kütleli atom hâline gelmesinden elde edilen enerji. Güneş patlamaları füzyon enerjisine örnek olarak gösterilebilir. Mevcut fosil yakıtlar kimyasal tepkimeler ile elde edildiği için iklim krizinin de temel sebebi olan CO2 salımına neden oluyor. Füzyon enerjide ise reaksiyona girmeyen ve zehirli olmayan helyum, sürecin “atık” maddesi olarak ortaya çıkıyor.

Hızlandırılmış fizik ve kimya dersinden sonra gelelim füzyon enerjisi ile ilgili gelişmelere.

https://www.iter.org/mach

🍀Füzyon enerjisi gerçekten sürdürülebilir mi?

İngiltere’de yer alan JET füzyon enerjisi araştırma alanında geçtiğimiz şubat ayında yapılan son testlerde yaklaşık beş saniyelik bir süreçte 59 megajul (MJ) değerinde füzyon enerjisi üretildiği açıklandı. Bu teknik bilgiyi şu şekilde sadeleştirmek mümkün: 59 megajul değerindeki enerji ortalama 11 megavat (MW) değerinde enerjiye denk geliyor. Ortaya çıkan bu 11 MW’lık enerjinin yakalanması ve tüketim için kullanılması halinde yaklaşık 4 MW değerinde bir enerji kalıyor.

Bir kömür santralinde üretilen 1 MW enerji ile 400 ila 1000 hanenin bir yıllık enerji ihtiyacı karşılanabiliyor. Basit bir hesaplama ile beş saniyede üretilen 4 MW’lık füzyon enerjisi ile ortalama 1600 ila 4000 hanenin bir yıllık enerji ihtiyacı karşılanabilir.

Bu oranlar bilim insanları olması tarafından gerekenden çok daha az bir miktar olarak görülse de füzyon enerjisinin ne kadar verimli olabileceğine dair teorileri kanıtladığı için kritik öneme sahip. Yine de 40 yıldan uzun süredir devam eden füzyon enerjisi ile ilgili çalışmalarda hâlâ emekleme aşamasındayız.

🔎 Döngüsel ekonomide füzyon

Döngüsel ekonomi dendiğinde akla gelen ilk konu atık oluşumu. Fakat daha önceki yazılarımızda da bahsettiğimiz gibi döngüsel ekonomi sadece yenilikçi ve teknolojik atık yönetim stratejilerinden ibaret değil. Küresel iklim krizinin temel sebebi olan karbon salımının %55’i mevcut kullanılan fosil yakıtların enerji kaynağı olarak kullanılması dolayısıyla oluşsa da geri kalan %45’lik karbon salımı ürünler ve materyallerin üretimi sırasında açığa çıkan atıklardan, gıda atıklarından, kaynakların verimsiz kullanılmasından ve doğal kaynakların yok edilmesinden kaynaklanıyor.

Tam da bu nedenle döngüsel ekonomi küresel gündemde de çok fazla ele alınmasa da enerji kaynaklarının doğru kullanımı ile de direkt olarak ilgilidir. Fosil yakıtların kullanımının temel sorunu ortaya çıkan CO2’nin aslında enerji üretim sürecinin sonucu olarak ortaya çıkan “atık” olması. Yani bir diğer deyişle döngüsel ekonomi konsepti içerisinde atık oluşumunu önlemek ilk adım ise bu adım sadece ürün ve materyallerin atık olmasını önlemekle kısıtlı değil.

🟩 Yeşil enerji

Enerji sektöründe özellikle iklim krizi ile mücadele kapsamında son yıllarda artan “yeşil enerji” tanımı, güneş, hidro (su) ve rüzgâr enerjisi gibi doğal kaynaklardan enerji üretilmesine odaklanıyor. Doğal kaynaklardan elde edilen enerji CO2 salımına neden olmadığı için sürdürülebilir enerji kaynağının geleceği olarak görülüyor.

Fakat göz ardı edilen nokta, bu doğal kaynaklardan elde edilecek enerji için kurulması gereken tesislerin fazlasıyla materyal kullanımına neden olduğu. Mevcut tasarım ve teknolojiler nedeniyle bir rüzgâr gülünün inşası için, rüzgâr gülünün ömrünü tamamlaması sonrasında yeniden kullanılamayan, yeniden üretim sürecine dahil edilemeyen ve hatta en son tercih olarak geri dönüştürülemeyen malzemeler gerekli. Bu örneği rüzgâr enerjisi gibi güneş veya hidro-elektrik santrallerinin inşası için de düşünmek mümkün.

Bu durum elbette tasarımın baştan yenilenmesi ile önlenebilir ve kaynakların döngü içinde kalması veya değerini en uzun süre koruyacak şekilde kullanması mümkün. Fakat mevcut durum bu "yenilenebilir enerji" üretimi için devamlı daha önce hiç kullanılmamış materyaller kullanılmasını gerektiriyor.

Nükleer füzyon reaktörü © Marharyta Marko/iStock/Getty Images 

Yazının girişinde de bahsettiğimiz gibi eğer füzyon enerjisi hem süreç sonunda helyum gibi zararlı olmayan bir kaynak açığa çıkmasına neden oluyor hem de bu işlem için sadece hidrojen molekülünden elde edilen doğal bir izotop olan trityum gerekiyor ise yenilenebilir enerji kaynaklarından çok daha sürdürülebilir bir enerji kaynağı alternatifi olabilir. Bu durumda ortaya çıkan helyumun farklı şekillerde kullanılmasına ve enerji üretimi dolayısıyla açığa çıkan çevreye zararlı atıkların oluşumunun önüne geçilmesine olanak tanıyabilir.

Sonuç olarak, mevcut nükleer santrallerde kullanılan fizyon enerjisi yerine çevresel zararı olmadığı öne sürülen füzyon enerjisi, bilim insanlarının açıkladığı şekilde geleceğin enerji kaynağı olabilir. Yine de nükleer santrallerin sızıntı ve kaza risklerinin çok büyük olması nükleer enerji santrallerine karşı olan tepkilerin giderilmesinin önündeki en büyük engel. Teknoloji her gün gelişiyor ve bugün yanlış bildiklerimiz yarın doğru olabiliyor. Yine de bireyler olarak görevimiz araştırmak, sorgulamak ve her zaman bilimsel temele dayanan tartışmalar yürütmek olmalı.

Ne dersiniz, füzyon enerjisi gerçekten de geleceğin enerji kaynağı olup nükleer enerjilerin güvenilmezlik algısını tek başına değiştirebilir mi?