TORYUM NKLEER YAKITININ PERSPEKTF ve LKEMZDE ENERJ RETM

TORYUM NÜKLEER YAKITININ PERSPEKTİFİ, ve ÜLKEMİZDE ENERJİ ÜRETİMİ AÇISINDAN ÖNEMİ ENERJİ ÜRETİM, ÜRETİM KALKINMA VE GELİŞME DEMEKTİR ENERJİ ZAMANINDA, GÜVENİLİR, YETERLİ, KALİTELİ ve UCUZ TEMİN EDİLMELİDİR ATOM SANTRALI NEMİZE GEREK, KOKAR YAKITIMIZ VAR MİS GİBİ TEZEK Prof. Dr. Muammer Kaya Eskişehir-Osmangazi Üniversitesi Teknoloji Araştırma Merkezi (TEKAM) Müdürü ve Maden Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi ENERJİ %70 İTHAL KAYIP-KAÇAK %18 -20 2000 -3000 kwh/kişi

TORYUM (Thor: İskandinav savaş tanrısı) NEDİR? • • • Atom numarası 90 Atom ağırlığı 232 Yoğunluğu 11. 7 gr/cm 3 Gümüş beyazı renkli, metalik 1828 yılında İsveçli Jöns Berzelius tarafından keşfedilen, • Yeryüzünde nadir bulunan aktinitler grubunda yer alan radyoaktif bir elementtir. • Toryum yer kabuğunda 9. 6 ppm oranında bulunur. • Torit (Th. Si. O 4), torianit (Th. O 2) ve monazit ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO 4)’ten elde edilir.

Toryum yaklaşık 60 elementin yapısında bulunmaktadır. Th 232 doğada bulunan dört toryum izotopundan en yaygın olanıdır. Th 232 radyoaktif alfa parçacıkları yaymakta olup uzun bir yarılanma süresine sahiptir. Toryum, uranyumdan yer kabuğunda üç-dört kat daha bol bulunmaktadır Monazite Toryum Cevheri Saf Toryum Metali Torit kristal Cevheri (Th. Si. O 4)

MONAZİT ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO 4) • Toryum dünyada temel olarak monazitin saflaştırılması sonucu bir yan ürün olarak elde edilmektedir. Monazitin toryum oksit içeriği %4 ile %12 arasında değişmektedir. Nadir toprak elementlerine talep olmaksızın sadece toryum için genelde monazit madenciliği yapılmamaktadır. Dünya Monazit Üretimi: 5000 -6000 t/y BÜ’den rahmetli Prof. Dr. Engin Arık’a göre TORYUM 21. yy’ın en STRATEJİK MADDESİ OLABİLİR

BEACH SAND (Quartz, Garnet, Magnetite, Zircon, Ilmenite, Rutile, Monazite) Quartz: 2. 7 (L) ligth Garnet: 3. 5 (L) Magnetite: 5. 5 -6. 5 (D, F) Zircon: 4. 6 -4. 7 (D, NM, P) heavy Rutile: 4. 2 (D, NM, T) Ilmenite: 4. 5 -5. 0 (D, M, T) Monazite: 4. 9 -5. 2 (D, M, P) L: light D: Dense F: Ferromag. NM: Nonmag. M: Mag. T: Thrown P: Pinned Typical beach sand treatment flowsheet. Monazit daha çok sahil kumlarından titanyum ve zirkonyumun kazanımı esnasında elde edilir.

Tablo 1: Uranyum ve Toryumun Özellikleri (Kaya, 2002 c) URANYUM TORYUM Formül U Th Atom Numarası Periyodik Grubu 92 Aktinit Nadir Toprak Elementi 90 Aktinit Nadir Toprak Elementi Nötron Sayısı 146 142 Atom Ağırlığı (gr) 238. 03 232. 04 Yoğunluk (gr/cm 3) (20 o. C’de) 18. 9 11. 72 Oda Sıcaklığındaki Hali Katı, radyoaktif, çekilebilir, dövülebilir Renk (metal) Gümüşümsü beyaz Gümüşümsü gri/beyaz 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 [Rn] 5 f 36 d 17 s 2 6. 1941 6, 5, 4, 3 0. 0380*106 2, 8, 32, 18, 10, 2 [Rn] 6 d 27 s 2 6. 08 11. 504 20. 003 4 0. 0653*106 Termal Data Ergime Noktası (o. C) Kaynama Noktası (o. C) Spesifik Isı (J/g. K) Fizyon Isısı (k. J/mol) Buharlaşma Isısı (k. J/mol) Termal İletkenlik (Wcm. K) 1132 3818 0. 12 8. 520 477. 0 0. 276 1750 4000 0. 12 16. 10 514. 40 0. 540 Atomik Data İyonik Yarıçapı (A) Kovalent Yarıçapı (A) Atomik Hacim (cm 3/mol) Kristal Yapısı 0. 81 1. 42 12. 59 Ortorombik 1. 05 1. 65 19. 9 Yüzey Merkezli Küp Uranit (U 02) (Mak. U %88) Monazit (Ce, La, Th, Y)PO 4 (mak. Th %71) Torit (Th. Si. O 2) Torianit (Th. O 2) Fiziksel Data Kabuk Orbital 1. İyonlaşma Potansiyeli (e. V) 2. İyonlaşma Potansiyeli (e. V) 3. İyonlaşma Potansiyeli (e. V) Oksidasyon Durumu Elektriksel İletkenlik Ana Cevherleri (Doğada serbest halde bulunmaz, bileşik halinde bulunur) DENGELİ HAFİF EMNİYETLİ ISI TRANSFERİ KOLAY

Ort. Yer Kabuğundaki Miktarı (ppm) 2. 7 9. 6 Ort. Deniz Suyundaki Miktarı (ppm) 0. 003 0. 00005 Mineral Ömrü (Rezerv/Tüketim) (Yıl) 50 -60 yıl +100 yıl Ort. Min. Üretilebilecek Tenör (%) 0. 01 ABD’de kişi Başına Tüketim (g/kişi) 50 ABD’nin 2001 Yılı Stoku (t) DAHA BOL DAHA UZUN ÖMÜRLÜ 3219 Keşif Tarihi, Bulan, Yer 1789 (Martin Klaproth, Almanya) 1 gr U/Th’ın Eşdeğer Yakıt Karşılığı Petrol Kömür Odun Doğal Gaz 1228 kg (9 varil) 3 ton 7. 5 ton 1801320 m 3 Bilinen Dünya Rezervi Toplamı (t) 2255000 (U 3 O 8) 1400000 (Th. O 2) Dünya’da Bulunan Ülkeler Avustralya, G. Afrika, Brezilya, Kanada, , Nijer, BDT Avusturya, Brezilya, Kanada, Arjantin, Hindistan, G. Afrika, ABD, Türkiye, Grönland Yıllık Ort. Üretim Miktarı (t) 34582 Fiyatı ($/kg) 90 $/lb (U 308) 27(Th. NO 3) 107. 25 (Th. O 2, %99. 9) 4823 -15000 (Th metal %99. 9) Nükleer Özellikleri Dengeli Nihai Bozunma Ürünü Parçalanma Sırası En Yaygın Doğal İzotopları (Yarılanma Süresi) Diğer izotoplar 208 Pb Türkiye’deki Potansiyeli %0. 04 -0. 08 U 3 O 8 tenörlü Manisa-Köprübaşı yatağı 9129 t rezerve sahip Yozgat-Sorgun’da %0. 1 U 3 O 8 tenörlü yatak vardır %0. 21 Th. O 2 tenörlü 380000 t Eskişehir-Sivrihisar kompleks cevheri YERLİ/ÖZKAYNAK Malatya-Kulancak’ta zuhur var Kullanım Cam pigmenti, nükleer reaktör yakıtı ve bomba hammaddesi Mg-Th kuvvetli alaşımları, fotoelektrik hücre, yüksek kaliteli mercek, nötronlarla bombardıman sonucunda 233 U’ya dönüştürülerek nükleer yakıt Parçalanma sırasında daha fazla aşamadan geçip (15 kademe) daha çok radyoaktif çekirdek verir 9 238 U (4. 47*10 yıl) 1828 (Jöns Berzelius, İsveç) Parçalanma sırasında daha az aşamadan geçip (11 kademe), daha az radyoaktif çekirdek verir 10 232 Th (1. 4*10 yıl) DAHA UCUZ Th 224 -231 ve Th 233 -235 ve DAHA ÇEVRECİ

DÜNYA TORYUM REZERVİ Dünyada kesin toryum rezervleri konusunda sağlıklı bilgiler bulunmamaktadır. Eldeki veriler tahminden öteye geçmemektedir. ÜLKELER TON Avustralya 340. 000 Hindistan 300. 000 ABD 300. 000 Norveç 180. 000 Kanada 100. 000 Güney Afrika 39. 000 Brezilya 18. 000 Malezya 4. 500 Diğer Ülkeler Toplam 100. 000 1. 381. 500 Kaynak: U. S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2007 *Tahmin Arjantin, Avustralya, Brezilya, Güney Afrika Cumhuriyeti, Kanada, Mısır, Norveç ve Tayland Uluslararası Atom Enerjisine (IAEA) kilogramı 80 $’a kadar mal edilebilen toryum rezervine sahip olduklarını bildirmişlerdi.

Country RAR: Oldukça Makul İnandırıcı Rezerv tahmini EAR: İlave Rezerv tahmini RAR Th (tonnes) EAR Th (tonnes) Brazil 606, 000 700, 000 Turkey 380, 000 500, 000 India 319, 000 - United States 137, 000 295, 000 Norway 132, 000 Greenland 54, 000 32, 000 Canada 45, 000 128, 000 Australia 19, 000 - South Africa 18, 000 - Egypt 15, 000 309, 000 Other Countries 505, 000 - World Total 2, 230, 000 2, 130, 000 Another estimate of Reasonably Assured Reserves (RAR) and Estimated Additional Reserves (EAR) of thorium comes from OECD/NEA, Nuclear Energy, "Trends in Nuclear Fuel Cycle", Paris, France (2001). (http: //en. wikipedia. org/wiki/Thorium)

TÜRKİYE’DE TORYUM • • • Toryum aramaya yönelik ilk havadan proseksiyon çalışması 1959 yılında MTA tarafından başladı. Bu çalışma sonucunda Eskişehir ili Sivrihisar ilçesinin kuzey batısında Kızılcaören köyü yöresinde Toryum bulundu. Toryum yatağı hidrotermal-filon dolgusu şeklinde kompleks bir oluşumdur ve ortalama tenörü %0. 21 Th. O 2’dir. 1970’li yıllarda toryum amaçlı, 1981 -84 yılları arasında ise toryuma ilaveten florit (Ca. F 2) (%37), barit (Ba. SO 4) (%31) ve nadir toprak elementlerine (Basnezit) (Ce 02, La 2 O 3, Nd 2 O 3) yönelik etütler tamamlanmıştır. Sivrihisar’daki nadir toprak elementleri ve toryum kompleks cevher yatağında yaklaşık 380 bin ton görünür Th. O 2 rezervi saptanmıştır. Söz konusu yatakta yeterli sayıda sondaj yapılmamıştır. Diğer taraftan, Malatya-Hekimhan-Kuluncak’ta da toryum bulunduğu tahmin edilmektedir. Bütün bu çalışmalar tamamlandığında Türkiye’nin toplam toryum rezervinin iki katına çıkma ihtimali bulunmaktadır. 1983’te kabul edilen 2840 sayılı devletçe işletilecek madenler yasasına göre bu yatakların (radyoaktif minerallerin) işletim hakkı, bulma hakkı saklı kalmak kaydıyla Eti Maden A. Ş. ’ye devredilmiştir.

TORYUM ZENGİNLEŞTİRME ÇALIŞMALARI • Toryum cevherinin zenginleştirilmesiyle ilgili teknolojik sorunlar henüz tam olarak çözülememiştir. • Maden Tetkik Arama (MTA), Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) ve Eti Maden A. Ş. tarafından yapılan teknolojik deneyler, yatağın doğrudan toryum olarak değerlendirilmesini henüz başaramamıştır. • Toryumun hidrometalurjik asit liçiyle kazanılmasında işletme maliyetinin yüksek olduğu görülmüştür. • Saha, nadir toprak elementleri, barit ve florit içerdiğinden, yatağın kompleks cevher olarak değerlendirilmesine ve toryumun yan ürün olarak kazanılmasına yönelik ciddi/kapsamlı çalışmaların Üniversitelerin katkılarıyla yapılması zorunludur. • MTA, TAEK, Eti Maden ve Üniversitelerin ortak “Toryum Projesi” yapması gerekir.

NÜKLEER ENERJİ AVANTAJLARI DEZAVANTAJLARI • Atık sorunu (yok etme, insan ve çevre açısından kuşkular/ önyargılar taşıyor), • Yüksek maliyet (yapım ve yakıt çevrimi), • Atom bombası yapılma ihtimali, • Emniyet sorunu • Yenilenemeyen enerji oluşu, • Yolsuzluk, kararsızlık • İki başarısız ihale yapıldı • • Konsantre yakıt (üretim ve taşıma gideri düşük, atık az) kullanır, Yakıt ucuz ve uzun süreli ihtiyaç stoklanabilir, Yerli kaynak var ve güvenilir (zamanında ve kesintisiz) arz sağlar, Ekonomik ve çevreyi kirletmez (sera ve asit yağmuru etkisi yok), Enerji açığımızı hızla kapatacak kapasitede, İleri ve kalkınmayı hızlandırıcı teknoloji, Kaynak çeşitliliği sağlar, 1 kg Uranyum = 17 t Taş kömürü = 11 ton Petrol

NÜKLEER YAKIT OLARAK TORYUMUN TARİHÇESİ Toryum, ya plaser monazit ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO 4) yataklarından (Hindistan) kolay/ucuz olarak kazanılmakta ya da kompleks cevherlerden (Türkiye) zor/pahalı olarak kazanılabilir. Toryum (Th 232) direkt olarak kendiliğinden “bölünen/fisil” radyoaktif yakıt olmayıp, nükleer reaktör içinde nötron bombardımanı ile bölünebilir ürün (U 233) veren “verimli” bir maddedir. 1993’te Th’un U yerini alacağı kanıtlandı. Yakıt çevrim sorunu aşılıyor U 233, U 235 ve Pu -239’dan daha yüksek nötron verimi sahiptir

TORYUM YAKITLI REAKTÖRLERE İLGİNİN NEDENLERİ • Enerji alanındaki araştırmalar ve yeni küçük taşınabilir, dördüncü kuşak toryumlu reaktörlerin gündeme gelmesi ve nükleer silahlardan/bombadan kaçış, Hindistan ve Norveç (Thor Energy) gibi toryum zengini ülkelerin toryumu alternatif nükleer yakıt olarak görmeleri sonucunda toryum üretimin yakın gelecekte büyük artışlar kaydedeceği de bir gerçektir. • Ucuz, temiz ve emniyetli nükleer enerji Th ve U karışımı ile elde edilebilir. • Th’un %100’ü, U’un ise %0. 7’si zenginleştirme sonunda yakıt olarak kullanılabilmektedir. • Th zincir reaksiyon vermez, çevrim gerektirse de nötron bombardımanı kesilince reaktörde yanma durur. 5 yıl boyunca 1 GW ENERJİ üretmek için 5 ton Th veya 200 ton U yakıta ihtiyaç var.

DÜNYADA 1945’DEN BUGÜNE KADAR TORYUM YAKITLI KULLANILMIŞ PROTOTİP REAKTÖRLER • Radkowski Hafif Su Reaktörü (LWR) • Yüksek Sıcaklıklı Gaz-Soğutmalı Reaktörler (HTGR) • Hızlı Üretici Reaktör (FBR) • Ağır Su Reaktörleri (PHWR) • Basınçlı Su Reaktörleri (PWR) • Enerji Yükselteçli/Hızlandırıcılı Reaktörler (Energy Amplifier) (EA) • Hızlandırıcı Sürücü Sistemleri (ADS) • Çakıl Yataklı Modüler Reaktörlerde (PBMR)

Enerji Yükselteçli/Hızlandırıcılı Reaktörler (EA) 4. KUŞAK TORYUM YAKITLI SSTAR REAKTÖRÜ • Nobel ödülü sahibi Prof. Carlo Rubbia, Avrupa Birliği Nükleer Enerji Merkezinde (CERN) tasarlandı. • Toryum yakıtı kullanan, hızlandırıcı ile tetiklenen yeni tip nükleer santrallar, henüz deneme safhasında olmasına rağmen geleceğin ana enerji kaynağı olacaktır. • Parçalanma hızı proton hızlandırıcısı tarafından belirlenir ve kontrol edilir. • Eğer hızlandırıcı proton göndermeyi keserse, reaktördeki parçalanma anında durur. Bu yüzden bu reaktörlerde durma kolay olmakta ve olası kazalar (erime/patlama) önlenmektedir. • Th yakıtlı reaktörlerden çıkan atıklar U-yakıtlı reaktörlerden çıkan atıklara nazaran daha kısa-ömürlüdür. Yani Thyakıtlı reaktörler daha çevrecidir. • Diğer enerji kaynaklarıyla karşılaştırıldığında 3 -5 kat daha ucuz enerji sağlayabilecektir.

SSTAR TORYUM REAKTÖRÜ (4. KUŞAK NÜKLEER REAKTÖRLER) • • • • Düşük basınçlı, Erimiş Pb veya Pb-Bi soğutmalı, Küçük ve kompakt, Buhar jeneratörü reaktör tankı içinde bulunan, Kendi kendini yöneten, Birkaç cm koruyucu muhafaza kullanan, Yeni-yakıt besleme ve yanmış yakıt uzaklaştırma için süre harcanmayan, Sürekli ve çok az personelle çalışan, Yatırım maliyeti düşük, ekonomik, Nükleer emniyeti fazla, Atık üretimi minimum ve nükleer bomba yapımında kullanılacak plütonyum üretimi daha az, Gelişmekte olan ülkelere daha uygun, Bu reaktörlerin ticari olarak kullanımı 2010 -2020’lerde başlaması tahmin edilmektedir.

SSTAR 4. KUŞAK TORYUM REAKTÖRÜ 100 megawatlık küçük, kapalı (sealed), taşınabilir, özerk (autonomous) SSTAR reaktörleri 15 yükseklikte, 3 m genişlikte ve 500 t ağırlığındadır Hızlı protonlar kurşun hedeften nötron üretiyor. Bunlar Th 232’yi U 233’e dönüştürüyor

TORYUM-YAKITLI NÜKLEER REAKTÖRLERİN URANYUM-YAKITLI REAKTÖRLERE OLAN AVANTAJLARI 1. Toryum hem daha ucuz hem de doğada uranyuma nazaran 3. 5 kat daha boldur. 2. Küresel toryum rezervleri dünya enerji ihtiyacımızı binlerce yıl karşılayabilir. Oysa 50 -60 yıllık uranyum rezervi kalmıştır. 3. Toryumlu reaktörlerde üretilen birim enerji başına daha az yakıt tüketilir ve yaklaşık iki kat daha az nükleer atık üretilir. 4. Yüksek ısı iletkenliği ve erime sıcaklığı nedeniyle daha güvenli/ emniyetlidir. Dördüncü jenerasyon Th reaktörleri, üçüncü jenerasyon U reaktörlerine nazaran reaktörün erime/patlama olasılığını kaldırdığından hem daha emniyetli hem de kendini daha kısa sürede geri ödemektedir 5. Toryum reaktörlerinde ısı transferi daha kolaydır. 6. Th ya Pu-239 veya zenginleştirilmiş U 235 ile birlikte; ya da Th-U-Pu bir arada yakıt olarak kullanılabilmektedir. Th-yakıtlı reaktörler geleneksel nükleer reaktörlerden atık olarak çıkan Pu’da yakabilir. Th, U’dan 40 kat fazla enerji verir.

TORYUM-YAKITLI NÜKLEER REAKTÖRLERİN URANYUM-YAKITLI REAKTÖRLERE OLAN AVANTAJLARI 7. Aynı miktar enerji üretmek için Th reaktörlerinden çıkan atom bombası yapılabilen Pu, U reaktörlerinden çıkan Pu’dan 5 -7 kat daha azdır. Nükleer silahların yayılmasını (proliferation) engellemek amacıyla Th esaslı reaktörler U esaslılardan daha barışçıldır. 8. Th-yakıtlı reaktörlerde yeniden yakıt yükleme süresi U’lu reaktörlerden 2 -3 kat daha uzundur. Th’un örtü olarak (blanket) kullanıldığı yakıt sistemlerinde reaktörde kalış süresi (9 -10 yıl) U çekirdekten (seed) daha fazladır. Bu hem yakıt verimini artırır hem de yakıt maliyetini düşürür. 9. 2010 ve 2020 yılları arasında, küresel enerji krizini çözmek için pratik olarak sınırsız enerji kaynağı Th kullanılacaktır. 10. Th-yakıtlı reaktörlerde elektrik üretim maliyeti U-yakıtlı reaktörlerden 10 kat daha ucuza olacaktır.

S O N U Ç L A R • • Gelişmekte olan ülkeler için nükleer enerji kalkınma ve enerji ihtiyacını karşılama için şarttır. Dünya enerji talebi küresel ısınma ve sera gazı etkisi ile sürekli artmaktadır. Bu yüzden nükleer enerji ve alternatif stratejik Th-yakıtı gelecekte önem kazanacaktır. Nükleer enerji üretiminde Th-yakıt, enerji maliyetini, uzun süre yanması ve azaltılmış yakıt tüketiminden dolayı, düşürmektedir. Th 232’den U 233 üretimi, U zenginleştirmekten oldukça kolaydır. Th-yakıtlı reaktörlerin atıkları U-yakıtlılardan hem miktar olarak az hem de daha kısa-ömürlüdür (radyo-aktiftir). Th-yakıt birçok mevcut reaktörde direk, bazılarında küçük modifikasyon sonucu kullanılabilir. Th-U yakıt(ları) kaynar sulu (BWR), basınçlı sulu (PWR), Candu (PHWR) ve Enerji Yükselteçli (EA) reaktörler için gelecek vaat etmektedir.

TÜRKİYE ENERJİ POLİTİKALARI AÇISINDAN SONUÇLAR • • Türkiye dünyada büyük rezervli düşük tenörlü kompleks Th yatağına sahip olması ve nükleer enerji reaktörleri kurma planları nedeniyle yerli nükleer yakıt olabilecek Th’a gereken önemi verip hem kompleks yerli Th cevherini zenginleştirme hem de Th-yakıtlı reaktörler konusunda Ar-Ge çalışmalarına önem vermesi gerekmektedir. Kurulacak/seçilecek nükleer santralların hem U hem de Th yakıtlı çalışması, ucuz, yerli ve güvenilir enerji arzı açısından çok önemlidir. Bugün enerjisinin %70’ini ithal eden Türkiye için önemli bir enerji kaynağı olabilecek Th, Türkiye’nin enerji sorununun çözümüne yardımcı olabilir ve en önemlisi enerjide bağımsızlık sağlayabilir. Ülkemizde radyoaktif yakıt olabilecek U ve Th cevher yataklarının yeniden ciddi bir şekilde aranması, haritalanması ve zenginleştirilmesine acilen ihtiyaç vardır. Rezervler dünya literatürüne geçirilmelidir. Toryum hem Eskişehir hem de Türkiye açısından geleceğin nükleer yakıtı olma açısından gereken ilgiyi acilen görmelidir. Toryum yatağının bulunduğu Eskişehir ili, Türkiye’de nükleer yakıt zenginleştirmede öncü il olmalıdır.

ABD dünyanın uydusu ay yüzeyinde toryum bulmuştur. Toryum ay yüzeyinde bulunan 4. en yaygın elementtir.

DÜNYA ENERJİ TALEBİ DEĞİŞİMİ • • • Enerji talebinin sürekli artmakta, Enerjinin daha çok gelişmekte olan ülkelere gerekmekte, Son yıllarda fosil yakıtların sebep olduğu küresel ısınma, Kyoto protokoluna göre CO 2 emisyonu sınırlamaları, Fosil yakıtların enerji talebini karşılayamaz durumda olması, Fosil yakıtlardan petrol ve doğal gazın 50 -60 yıl sonra tükeneceği gerçeği, NÜKLEER ENERJİYİ TEKRAR ÖN PLANA TAŞIMAKTADIR GELİŞMEKTE OLAN ÜLKELERİN ENERJİ İHTİYACI: - Yeni, küçük, ekonomik, emniyetli, taşınabilir ve uzun süre enerji sağlayan nükleer reaktörlere ihtiyacı var, Otomatik kontrollu, daha az bakım, yakıt besleme ve değiştirme gerektiren enerji sistemlerine ihtiyaç var, Enerji alt yapısı yetersiz, Eğitimli kalifiye personel yok.

DÜNYA MONAZİT ÜRETİMİ (T) Toryumun enerji dışı kullanım alanlarının sınırlı olması üretiminin cazibesini azaltmaktadır. ÜLKELER 1998 1999 2000 2001 Hindistan 5. 000 Malezya 517 1. 147 818 510 Brezilya 200 200 Sri Lanka 200 - - 5. 920 6. 550 6. 020 5. 710 Toplam Kaynak: World Mineral Statistics, British Geological Survey, 1995 -99 *Tahmin Dünya toryum üretiminin büyük çoğunluğunu Hindistan gerçekleştirmektedir. Tablodaki ülkelere ilaveten, Çin, Endonezya, Nijerya, G. Kore, K. Kore ve eskiden Sovyetler Birliğine bağlı olan bazı ülkelerin de monazit ürettiği tahmin edilmekle birlikte kesin veriler bulunmamaktadır. ABD 1994 yılından beri monazit üretimi yapmamakta ve daha çok uranyum üretimine konsantre olmaktadır. Dünya toryum talebinin yetersiz oluşu ve şimdilik çıkarma maliyetlerinin yüksekliği nedeniyle Türkiye de toryum üretimi yapmamaktadır.

TORYUMUN ENERJİ DIŞI KULLANIM ALANLARI • Th-Mg alaşımı Yüksek sıcaklığa mukavim ve hafif alaşım (%2 -3 Th) • Toryum Nitrat Kaynak elektrodu yapımı Magnetron katot tüpleri ve hareketli dalga tüpleri (TWT) imalatında kullanılır. Bu tüpler mikro dalga frekansında elektron yaydıklarından hava trafik kontrol, gözlem, hava tahmini radar sistemlerinde; silah sistemlerinde ve mikro dalga fırınlarda kullanılır. Th. O 2 Yüksek ısı dayanımına sahip (3300°C) Havacılık ve uzay araştırmalarında Welsbach lamba fitil/gömlekleri (fener, lüx, piknik lambalarında) Pota ve seramik parça imalatında Yüksek kaliteli mercek imalatında Bilimsel cihazlarda Petrol distilasyonun da Sülfürik asit üretiminde Amonyağın nitrik aside dönüştürülmesinde katalizör olarak Th metal Tungsten lamba filamentleri kaplamasında Elektronik cihazlarda ve TV’lerde •

GELENEKSEL NÜKLEER REAKTÖRLER • Sayı: Dünyada aktif 465 nükleer reaktör var. • Yakıt: Tamama yakını yakıt olarak doğal uranyum/kısmen zenginleştirilmiş uranyum (%4) kullanır. Ayrıca Th, Th-U, Th-Pu, Th-U-Pu yakıt olarak kullanılabilir. • U 235(%0. 7) zincir reaksiyon verir oysa U 238 (%99. 3) zincir reaksiyon vermez, Th nötron bombardımanı ile U 233 dönüştürülür. • Yakıt Tüketimi: 65000 t/y U Üretici: 19 firma • Soğutma/Modülasyon: Su, gaz, erimiş Pb-Bi, helyum/grafit • Atık Miktarı: 60 m 3/y (30 -50 t/y) (60000 t/y kül) • Atık Yok Etme: 5 yıl su havuzunda geçici dinlendirme, 30 yıl toprak üzerinde ara depolama daha sonra 200 -900 m derinlikteki yer altı madenlerinde sürekli depolama/okyanus çukurlarına atma. • Güç: 1100 KW/1. 1 GW (Atatürk Barajı) • Fiatı: 2. 5 -3. 5 milyar $ (Doğal U yakıt kullanan Candu %10 -20 daha pahalı) • Bakım: 50 milyon $/y Yakıt: 30 milyon $/y Personel: 50 milyon $/y • Personel: 500 kişi İnşa Süresi: 5 -6 yıl

DÜNYA ENERJİ TALEBİNİN %17’Sİ NÜKLEER SANTRALLARDAN SAĞLANIR 3 E: ENERJİ-EKONOMİ-EKOLOJİ DENGESİNİ İYİ OLUŞTUR

ENERJİ SORUNU NASIL ÇÖZÜLÜR • 1. Yap-İşlet veya Yap-İşlet-devret modelleri uygulanmalı, • 2. Yabancı ve özel sektör girişi hızlandırılmalı, • 3. Otoprodüktör özendirilmeli, • Enerji tasarrufu ve verimliliği özendirilmeli (4 milyar kwh tasarruf imkanı var), • Kayıp kaçak önlenmeli. (%20 → %8) • Yalıtıma önem verilmeli • Yerli üretim artırılmalı • Arz çeşitlendirilmeli

NÜKLEER REAKTÖR ÜRETİCİLERİ • AREVA: 1958, Fransız, Framatome kökenli, Siemens’i aldı. – Kurulu güç açısından en büyük firma. – 100/303 adet PWR inşa etti. – Yakıt hazırlama, reaktör tasarımı, inşaat, entrümantasyon, nükleer ölçüm sistemleri, mühendislik alanlarının tümünde hizmet veren tek firma. WESTINGHOUSE: 1957, ABD’li, Japon Toshiba 2006’da satın aldı. - 98 PWR ve 17 BWR inşa etti. AECL: 1952, Kanada’lı. - 48 Candu (PHWR) inşa etti. - Doğal Uranyumla çalışır. ATOMSTROYEXPORT: Rus, 1998 sonra yeniden yapılandı. - 30 VVER tipi santralı Bulgaristan, Macaristan, Çek Cumh. , Slovakya’ya inşa etti. GE: 1950, ABD’li, 2007’de %40 hisseyi Japon Hitachi’ye sattı. - 90 adet BWR ve 10 adet nükleer santral Japonya’da inşa etti

TÜRKİYE’DE URANYUM Türkiye’de uranyum araması 1960’lı yıllarda başlamış ve Manisa-Salihli-Köprübaşı (Sedimanter, %0. 04 U 3 O 8, 2852 t) Yozgat-Sorgun (Sedimanter, %0. 1 U 3 O 8, 3850 t) Uşak-Fakıllı ve Küçükçavdar (Sedimanter, %0. 05 U 3 O 8, 490 t) (Sedimanter, %0. 08 U 3 O 8, 490 t) Aydın-Demirtepe (Damar, %%0. 08 U 3 O 8, 1729 t) sahalarında ekonomik olabilecek 9129 ton uranyum rezervi tespit edilmiştir. DÜNYA REZERVİ: 3. 8 milyon ton MTA 1980’li yıllarda uranyumu zenginleştirip sarı pasta elde etmişken, üretim maliyeti yüksek diyerek, çalışmalar durdurulup, çalışanlar dağılmıştır. Tenör düşük, rezerv az, fiatlar düşük

ABD ve Dünyada Toryumlu Nükleer Enerji Üretiminin Tarihçesi • 1945 -1958: Toryum nükleer reaktörlerde yakıt olarak nükleer enerjinin doğduğu 1950’li yıllarda başladı. ABD’deki önemli Brookhaven, Oak Ridge ve Los Alamos laboratuarlarında kullanıldı. • 1958 -1980: Th’un enerji uygulamaları bir çok prototip Th araştırma reaktörünün ABD, Almanya, Rusya ve Fransa’da inşa edilmesiyle arttı. 6000 t Th zenginleştirildi. • 1980 -2000: ABD başkanları Ford ve Carter nükleer enerjiyi desteklemedi. Th yakıtlı reaktörlere ilgi azaldı. ABD’nin yeterli toryum rezervlerine sahip olmaması ve uranyum yataklarına sahip olmasından dolayı uranyum yakıtlı reaktörleri desteklemektedir. Son onlarca yıldır, birçok ulus (Almanya, Hindistan, Rusya, İngiltere, Japonya, Brezilya ve ABD) (Th-U), (Th-Pu) ve (Th-U-Pu) yakıtlı reaktörleri denemektedir. Bazı devletler toryum yakıtlı gaz/su soğutmalı güç reaktörleri ile ilgili çalışmaları terk etse de 1990’ların ortalarından beri dünyanın önemli toryum rezervlerine sahip ülkeler toryum yakıtlı reaktörlere ilgisini artırarak sürdürmektedir. • 2000 yılından Bugüne: Dünyanın ikinci büyük monazit yataklarına sahip Hindistan bir milyar nüfusuna yerli enerji üretmek için nükleer enerjiyle ilgilenmektedir. Ayrıca dünyanın 4. büyük toryum rezervine sahip Norveçli Thor Energy Mart 2007’de toryum yakıtlı nükleer reaktör kurma isteğini açıklamıştır (Reuters, 2007). Thor Energy mevcut nükleer teknoloji ile 2 GW’lık yaklaşık 4 milyar $’a Norveç’in enerji ihtiyacının %15’ini karşılayacak toryum yakıtlı reaktör yapma isteğini hükümete bildirmiştir. AB, ABD, Kanada; Japonya, Rusya, Pakistan ve bazı Asya ülkeleri (Endonezya, Vietnam, Malezya, Çin vs) toryumlu reaktörlerle ilgilenmektedir.

CERN: Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi • • • • 1954’te Cenevre’de 12 Avrupa ülkesi tarafından kuruldu. Nükleer Araştırmaları ortak yapmak ve ABD karşısında güçlü olmak için oluşturuldu. Bugün 20 üyesi var. Ayrıca ABD, Rusya, Japonya, İsrail, Çin, Hindistan, Pakistan, İran’la işbirliği yapılıyor. Ülkeler GSMH’ları oranında bütçeye katkı yapıyor. Yüksek enerji fiziği ve jenerik teknolojilerle ilgili Ar-Ge yapar. Dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısına sahip. Parçacık hızlandırıcısı 21. yy’ın 10 kritik teknolojisi içinde. Türkiye CERN’de gözlemci (TEAK) statüsündedir. 1993’te nükleer yakıt olarak Th’un U yerini alacağı kanıtlandı. 1998’te Th yakıtlı reaktör fizibilitesi tamamlandı. Test amaçlı protip hızlandırıcı 2005’de yapıldı. Seri üretim 2010 yılında yapılabilir. Bilim adamlarımız bu çalışmalara katılmalı. Kişi Başına GSMH ($) TÜRKİYE JAPONYA G. KORE 1955 300 280 70 1995 25000 15000 Nükleer Enerji

TÜRKİYE İÇİN REAKTÖR SEÇİMİ • Türkiye’de kurulacağı açıklanan nükleer santrallerin reaktör tipi de tartışma konusudur. Dünyada ağırlıklı olarak CANDU, yani ağır su ile basınçlı su reaktörleri (PWR) bulunmaktadır. Bu anlamda 1 GW elektrik gücündeki bir PWR reaktörünün maliyeti 2. 2 ile 2. 5 milyar dolar arasında değişmektedir. Söz konusu santrallerin elektrik verimliliği daha yüksektir. CANDU reaktörlerinin ilk yatırım maliyeti diğer reaktörlere göre %10 -20 daha yüksek olan bir teknolojiye sahiptir. Ancak zenginleştirilmiş uranyum yerine doğal uranyum kullanıldığı için bu tip reaktörlerin işletim maliyeti daha düşüktür. Türkiye'nin uranyum ve toryum kaynaklarını kullanma isteğine cevap verebilecek en avantajlı teknoloji olarak CANDU ve enerji hızlandırıcılı (EA) reaktörler gösterilebilir. Bugün inşa halindeki 27 reaktörün 8'i CANDU’dur. Hindistan bu tip reaktörlerden 6 tane inşa edilmektedir

NÜKLEER ENERJİDE URANYUMUN GELECEĞİNE BAKIŞ • Enerji tüketimindeki hızlı artışla birlikte dünyadaki kömür, petrol, doğalgaz gibi fosil yakıtların en fazla 50 yıl içinde tükenmesi beklenmektedir. Bu fosil yakıtların çevreye yaydığı CO 2 ve SO 2 gibi gazlar tüm dünyanın iklimini canlıların yaşayamayacağı bir hale getirmekte, kömür santrallarından çıkan küllerdeki radyoaktivite de havada yayılarak solunum ve sindirim yolları ile vücutta depolanabilmektedir. Mevcut nükleer santralları ise atom bombası için plütonyum üretmek üzere dizayn edilmiş, daha sonra nükleer enerji üretimine adapte edilmişlerdir. Bu eski tip santralların atık problemleri ve kaza olasılıkları nedeni ile insanlık daha temiz, güvenli ve devamlılığı olan bir enerji kaynağına ihtiyaç duymaktadır

SİVRİHİSAR TORYUM CEVHERİ • Sivrihisar yatağı çok çeşitli minerallerden oluştuğu için kompleks cevher olarak adlandırılmaktadır. Bu yatakta florit (%37, 44), barit (%31, 04) ve bastnazit (%3, 14) amaçlı çalışmalar 0 -50 metre derinlikte yürütülmüş, toryum amaçlı çalışmalar ise 400 metre derinliğe kadar ulaşmıştır. Bu çalışmalar sonucu bulunan yaklaşık 380 bin toryumun ortalama tenörünün %0. 21 olduğu saptanmıştır • Bu yataklardaki toryum tenörü seçme numunelerde %3’e kadar çıkabilmektedir. Tenörün dağılımı homojen olmadığından tüm sahayı kapsayacak bir harita çıkarılamamış, hesaplamalarda her bir damardan alınan örneklerin kimyasal analiz sonuçlarının geometrik ortalaması alınmıştır.

Eskişehir-Sivrihisar Toryum Rezervleri* (T) • Toryum yatağı hidrotermal-filon dolgusu şeklinde kompleks bir oluşumdur. Th. O 2 Rezervi Ortalama Tenör (%) Küçük Höyüklü Sektörü 97. 560 0, 196 Koca Devebağırtan Sektörü Toplam 286. 424 0, 217 383. 984 0, 212 Kaynak: MTA, ETİ HOLDİNG, TAEK *Tahmin

DÜNYADA EN FAZLA 60 YILLIK URANYUM KALDI • Nükleer santrallerde yakıt olarak zenginleştirilmiş uranyum kullanılıyor. Dünya üzerinde faaliyet gösteren 465 nükleer santralin yıllık uranyum ihtiyacı 65 bin ton seviyesinde bulunuyor. Dünyanın toplam uranyum rezervi ise 11 milyon ton düzeyinde. Araştırmalar bugün çıkarılan uranyum miktarının talebe göre en çok 60 yıl yeteceğini gösteriyor. Dünyada 19 uranyum üreticisi var. Bu ülkeler dünya uranyum üretiminin % 90'ını karşılıyor

Atıklar 35 Yıl Bekletiliyor • Son rakamlara göre ortalama bir nükleer santralinin maliyeti 3 -5 milyar dolar arasında değişiyor. Büyük ölçekli bir santral ise yılda yaklaşık 1. 1 GWS(Atatürk Barajı kadar) enerji üretiyor. Bu büyüklükte bir santral yılda ortalama 60 m 3 radyoaktif atık üretiyor. Bu teknolojiyi kullanan ülkeler atıkları 70°C varan yüksek ısıları nedeniyle önce santral yakınlarında bulunan soğuk su havuzlarında 'dinlendiriyor. Bu dinlendirme 5 yıl sürüyor. Ardından ara depolama safhası başlıyor. Soğuyan radyoaktif maddeler toprak altına gömülmeden önce ışıma oranının düşmesi için genellikle toprak üzerinde bulunan ara depolarda yaklaşık 30 yıl daha bekletiliyor. Bu depolar 60 cm’lik beton ve çelikten oluşan duvarlarıyla her türlü deprem, sel ve yangına karşı dayanacak şekilde inşa ediliyor. Son depolama safhasında ise yaklaşık 35 yıldan beri bekletilen atıklar toprak altına gömülüyor. Bunun için eski ve kurumuş maden ocakları kullanılıyor. Bu yer altı depolarının derinlikleri ise 200 -900 m arasında değişiyor. İşin bu kadar uzun sürmesi atıkların içerisinde bulunan ağır metal adı verilen maddelerin etrafa yaydıkları radyasyonun azalmamasından kaynaklanıyor.

Avrupa'nın Nükleer Atıkları • Avrupa'da bu atıklardan tam 12 bin toprak altında bulunuyor. • Bu rakama her yıl bin 730 t yeni atık ekleniyor. • Son verilere göre Avrupa'da halen 145 nükleer santral faaliyet gösteriyor. • Alman Nükleer Enerji Kurumu'nun rakamlarına göre bu atıkları güvenli olarak ortadan kaldırmanın yıllık faturası ise 30 -35 milyon Euro arasında değişiyor.

Nükleer atık sorunu