Toryum


Toryum Madeni nedir, Nükleer enerjide toryumun önemi!

1828 yılında Jöns Jacob Berzelius tarafından keşfedilen ve periyodik tabloda aktinit serisinin ikinci üyesi olan toryum, yer kabuğunun %0,0007’lik kısmını oluşturmaktadır. Toryum, uranyum gibi doğada serbest halde bulunmayıp 60 civarında mineralin yapısı içinde yer almaktadır. Bunlardan sadece monazit ( (Ce, La, Nd, Th, Y)PO4) ve torit ( (Th, U) SiO4) toryum üretiminde kullanılmaktadır. Bu mineraller de genellikle nadir toprak elementleri (NTE) ile birlikte bulunmaktadır.

Torit (Kristal)
Torit

Toryum

 


Nükleer Enerji Ve Toryum

Toryum tek başına nükleer yakıt olarak kullanılamaz. Fertil bir izotop olan Th-232’nin bir öntron yutarak fisyon yapabilen bir izotop olan U-233’e dönüştürülmesi gerekir. Th-232’nin düşük enerjili nötronlarla tepkimesi (nötron yutumu) sonucunda önce daha az kararlı olan Th-233 oluşmaktadır. Th-233 ise, 23 dakika içinde, bir beta parçacığı yayarak Pa-233’e (protaktinyum) dönüşmektedir. Pa-233, 27 gün içinde, yarılanma süresi 163.000 yıl olan fisil U-233’e dönüşmektedir. Böylece aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi Th-232, U-235 veya Pu-239 gibi başka bir fisil maddeyle üretkenlik döngüsüne başlamaktadır.

Toryum – uranyum karışık yakıtlar, uranyum yakıtına göre daha az plütonyum üretir. Ayrıca yüksek yanma oranında çalışabilir, bu da yakıtın reaktörde kalma süresini yani yakıt yeniden yükleme periyodunu uzatarak tesis kapasite faktörünün artmasına katkı sağlar.

Toryumlu yakıt denemeleri 1960 yıllarının ortalarında başlamış olmasına rağmen güç reaktörlerinde kullanılmasına 1976 yılında başlanmıştır. Almanya, Hindistan, Japonya, Rusya Fed., İngiltere ve ABD’de araştırma/geliştirme çalışmaları bulunmaktadır. Bugüne kadar yapılan çalışmalar aşağıdaki şekilde özetlenebilir[1];

Zengin toryum kaynaklarına sahip olan ve nükleer teknolojisini toryuma dayalı olarak geliştirmeyi planlayan Hindistan’ın üç aşamalı nükleer programı bulunmaktadır [2]:

  1. Ağır sulu reaktörde doğal uranyum kullanarak plütonyum (Pu) üretmek: Basınçlı ağır su reaktörleri (Pressurised Heavy Water Reactor-PHWR), halen 12 adedi işletmede, 6 adedi inşa halinde olup yenileri de planlanmaktadır.
  2. Hızlı üretken reaktörde plütonyum ve toryum kullanarak U-233 üretmek: Kalpakkam’da hızlı üretken test reaktörü (Fast Breeder Test Reactor-FBTR) ile hızlı üretken reaktör (Fast Breeder Reactor-FBR) programı başlamıştır. Ayrıca 500 MWe güçte prototip hızlı üretken reaktörün tasarımı tamamlanmış olup Düzenleme Kurulunca inşa onayı verilmiştir. Söz konusu ünitenin 2010 yılında işletmeye alınması beklenmektedir. Bu tesiste mevcut PHWR’lerden çıkan uranyum-plütonyum yakıtı ile U-233 üretmek üzere toryumun kullanılması amaçlanmaktadır.
  3. İleri ağır sulu reaktörde veya hızlandırıcı güdümlü sistemde U-233 kullanarak enerji elde etmek: Toryum tabanlı reaktörler, 30 kWth güçteki KAMINI araştırma reaktörü halen işletmede olup 300 MWe güçteki ileri ağır sulu reaktör (Advanced Heavy Water Reactor- AHWR) geliştirme aşamasındadır.

RTFR) ve Avrupa ülkeleri tarafından geliştirilen Enerji Yükseltici (Energy Amplifier) teknolojileri yakıt çevrimlerinde toryuma yer veren teknolojiler olarak göze çarpmaktadır [3].

Tablo 1. Dünya Toryum Rezervi [6]

Ülke

Rezerv (ton)

Avustralya

300 000

Hindistan

290 000

Norveç

170 000

ABD

160 000

Kanada

100 000

Brezilya

16 000

Diğer Ülkeler

95 000

TOPLAM

1 200 000


Türkiye’nin Toryum Rezervi

1959 yılı sonlarına doğru MTA tarafından havadan prospeksiyonla bulunan radyoaktif anomali üzerinde uranyum ve toryum için etütler yapılmış ve Sivrihisar ilçesinin kuzey batısında Kızılcaören, Karkın ve Okçu Köyleri arasında 15 km2‘lik bir sahanın toryumun yanı sıra Nadir Toprak Elementleri (NTE) de içerdiği saptanmıştır. MTA tarafından yapılan çalışmalar sonunda 1977 yılında, “Eskişehir-Sivrihisar-Kızılcaören Köyü Yakın Güneyi Bastnazit-Barit-Florit Kompleks Cevher Yatağı” Nihai Etüt Raporu hazırlanmıştır [4]. Bu rapor sonuçlarına göre bölgedeki cevherin ortalama tenörü %0,2 ThOolup, toplam rezerv yaklaşık 380.000 ton civarındadır.

Ülkemizde toryumla ilgili bugüne kadar yapılan çalışmalar sonunda aşağıda özetlenen sonuçlar elde edilmiştir[5] .


Sonuçlar


Kaynakça

1. World Nuclear Association, Thorium-August 2003.

2. Kokadkar A.”Nuclear Power in India: An Inevitable Option for Sustainable of a Sixth of Humanity”, World Nuclear Association Annual Symposium, London, 2002.

3. Innovative Nuclear Reactor Development, IAEA, NEA,2002.Kaplan. H., Eskişehir-Sivrihisar-Kızılcaören Köyü Yakın Güneyi Bastnasit-Barit-Florit Kompleks Cevher Yatağı Nihai Etüt Raporu, 1997.

4. Toryum Araştırmaları Etüdü Projesi Sonuç Raporu, DPT 93K120050, 1993-1995.

5. US Geological Survey, Mineral. Commodity Summaries,  2003.



Kategorisi : Tartişma Konuları



Yazı Hakkında Fikriniz varmı ??