Fizik-Kimya-Matematik
Dr. Tuba Sarıgül
21/08/2018 - 15:00

Toryum Nükleer Yakıt Olarak Nasıl Kullanılıyor?

Toryumun doğal olarak bulunan altı izotopu (proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı olan atomlara izotop denir) var. Bunlardan toryum-232 yerkabuğunda en yaygın olarak bulunan toryum izotopu. Yarı ömrü ise 14 milyar yıl yani neredeyse evrenin tahmin edilen yaşıyla eşit.

Toryum-232 zincirleme fisyon (çekirdek bölünmesi) tepkimeleri sonucu parçalanmaz. Bu nedenle doğrudan nükleer reaktörlerde kullanılamaz. Ancak toryum-232 çeşitli nükleer süreçler sonucu reaktörlerde yakıt olarak kullanılabilecek uranyum-233’e dönüşebilir. Toryum-232 çekirdeği bir nötron yakalayarak toryum-233 izotopunu oluşturur. Yarı ömrü çok kısa olan (yaklaşık 22 dakika) toryum-233, beta bozunması ile protaktinyum-233’e dönüşür. Yarı ömrü yaklaşık 27 gün olan protaktinyum-233 de yine beta bozunması sonucu uranyum-233’ü oluşturur.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/toryum-232nin_uranyum-233e_donusumu_0.jpg

Toryum-232’nin uranyum-233’e dönüşümü

Toryumun kullanıldığı nükleer reaktörlerde zincirleme çekirdek tepkimeleri sonucu enerji elde edilebilmesi için, toryum-232’nin uranyum-233’e dönüşme sürecini başlatacak bir nötron kaynağına ihtiyaç vardır. Bu amaçla genellikle düşük enerjili nötronlarla çarpışarak fisyona uğrayan uranyum-233, uranyum-235 ve plütonyum-239 gibi çekirdekler kullanılır.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/toryum_uranyum_protaktinyum.jpg

Toryum, uranyum, protaktinyum ve plütonyum radyoaktif atomlardır. Radyoaktif atomların çekirdekleri kararlı değildir, ışık ya da parçacık yayarak daha kararlı hale geçerler.

Toryumun nükleer yakıt olarak kullanılması fikrinin geçmişi nükleer enerji ile ilgili gelişmelerin başlangıcına kadar dayanıyor. 1944’te ABD’de farklı nükleer reaktör tasarımları üzerine düzenlenen toplantıda toryumun kullanıldığı reaktör tasarımlarının geliştirilmesine ağırlık verilmesi konusu da tartışılmıştı. Yeni doğal uranyum yataklarının keşfiyle uranyum kaynaklarının tahmin edildiği kadar sınırlı olmadığı anlaşıldı ve toryumla ilgili araştırmalar zamanla önemini yitirdi. Ancak 2002 yılı itibarıyla her yıl yeraltından çıkarılan uranyum, dünyadaki nükleer reaktörlerin yıllık ihtiyacının ancak yarısını karşılayabiliyor. Toryum doğada uranyumdan yaklaşık üç kat daha bol bulunuyor. Dünyadaki toryum kaynaklarının bolluğu açısından değerlendirildiğinde Türkiye altıncı sırada.

Günümüzde toryum kullanılan nükleer reaktörlerle ilgili çalışmalar tekrar gündemde. Yakıt olarak toryum kullanılan farklı yedi reaktör tasarımı var. Bunlardan beşi geçmişte deneme amacıyla kullanılmıştı. Çin ve Hindistan önümüzdeki yıllarda toryum kullanan nükleer reaktörlerin hizmete girmesi amacıyla araştırmalar gerçekleştiriyor.

 

 

 

Fizik-Kimya-Matematik

Ayın Şifrebilim Sorusu köşesinde Eylül 2020 sorusu yayınlandı.

Ayın Şifrebilim Sorusu köşesinde Ağustos 2020 sorusunu doğru çözenler belli oldu.