ABD, nükleer yakıt pazarına yeniden giriyor

 (spectrum.ieee.org)
1 puan yazan GN⁺ 2023-11-16 | 1 yorum | WhatsApp'ta paylaş
  • ABD’deki mevcut 93 nükleer santral, her yıl yaklaşık 2.000 ton uranyum yakıt kullanıyor, ancak yeni nesil reaktörlerin ticarileşmesi için ticari ölçekli üretimi Rusya’da yoğunlaşmış olan HALEU tedariki gerekiyor
  • Centrus Energy, Ohio’daki Piketon tesisinde ürettiği ilk HALEU partisini ABD Enerji Bakanlığı’na teslim ederek, ABD’de ticari nükleer yakıt üretiminin 70 yıl sonra yeniden başlamasını sağladı
  • HALEU’nun U-235 zenginleştirme oranı yaklaşık %20 ile, geleneksel düşük zenginleştirilmiş uranyumdaki yaklaşık %5’ten daha yüksek, ancak silah sınıfı uranyumdaki %90’ın üzerindeki seviyenin altında olduğu için düşük zenginleştirilmiş olarak sınıflandırılıyor
  • ABD Enerji Bakanlığı’nın Advanced Reactor Demonstration Program kapsamındaki 10 yeni nesil reaktörden 9’u HALEU kullanıyor ve kamu yatırımı yaklaşık 600 milyon dolar seviyesinde
  • ABD’nin 2030’dan önce 40 tondan fazla HALEU’ya ihtiyaç duyacağı öngörülüyor; ilk sanayi talebini oluşturmak için planlanan yıllık yaklaşık 25 ton alım, tedarik zinciri kurulmasının anahtarı olarak görülüyor

Centrus’un ilk HALEU teslimatı

  • Maryland, Bethesda merkezli Centrus Energy, Ohio’daki Piketon tesisinde üretilen ilk HALEU miktarını ABD Enerji Bakanlığı’na teslim etti
  • Bu teslimat, ABD’de 70 yıl sonra yeniden başlayan ticari yerli nükleer yakıt üretiminin başlangıcı olarak değerlendiriliyor
  • İlk üretim miktarı hâlâ küçük ve kademeli olarak artırılıyor
    • 2023 sonuna kadar 20 kg üretim planlandı
    • 2024’te 900 kg üretim bekleniyor
  • Centrus şu anda 16 santrifüjden oluşan 1 kaskadı işletiyor
  • Ticari ölçekli üretim için her biri 120 santrifüj içeren birden fazla kaskad kurulması gerekiyor

Yeni nesil reaktörler neden HALEU istiyor?

  • ABD’de şu anda çalışan 93 nükleer santral, yılda yaklaşık 2.000 ton uranyum yakıt kullanıyor
  • Mevcut reaktörler için kullanılan düşük zenginleştirilmiş uranyum, gelecekte devreye girecek bazı yeni nesil reaktörlerin gereksinimlerini karşılamakta zorlanabilir
  • HALEU, yeni nesil reaktörlerde yüksek güç yoğunluğunu mümkün kılıyor
    • Daha küçük çekirdek
    • Daha uzun çekirdek ömrü
    • Daha az yakıt atığı
  • Centrus’a göre 3 yemek kaşığı HALEU’daki enerji, ortalama bir ABD’li tüketicinin ömür boyu elektrik kullanımını karşılayabilecek düzeyde

Uranyum zenginleştirme yöntemi ve teknoloji seçimi

  • Doğal uranyumda nükleer zincir reaksiyonunu sürdürebilen U-235 oranı %1’in altında
  • Günümüzde reaktörler, U-235 oranı yaklaşık %5 olan LEU kullanıyor
  • HALEU, U-235 oranı %19,75 seviyesine çıkarılmış bir yakıt türü
  • Geleneksel gaz difüzyon yöntemi Manhattan Projesi’nde ve ticari nükleer santral alanında kullanıldı, ancak çok yüksek enerji tüketimi nedeniyle artık daha az tercih ediliyor
  • Centrus ve Rus devlet şirketi Tenex, HALEU’yu gaz santrifüjü yöntemiyle üretiyor
    • Başlangıçta yaklaşık %5 oranında zenginleştirilmiş uranyum gazı kullanılıyor
    • Bu gaz, 4 kat yüksekliğinde tüp biçimli santrifüjlerde yüksek hızda döndürülüyor
    • Daha ağır olan U-238 duvarlara doğru itilirken, U-235 içeride daha yoğun kalıyor
    • Gaz, santrifüj kaskatlarından geçerken hedef yoğunluğa kadar kademeli olarak zenginleştiriliyor
  • Lazer zenginleştirme umut verici bir teknoloji olarak anılıyor, ancak hâlâ erken geliştirme aşamasında
    • ABD Enerji Bakanlığı, Kuzey Carolina, Wilmington’daki Global Laser Enrichment şirketini yakından izliyor

HALEU kullanan ve kullanmayan reaktörler

  • Tüm yeni nesil reaktörler HALEU gerektirmiyor
  • GE ve Westinghouse’un geliştirdiği bazı küçük modüler reaktörler, soğutucu olarak suyu ve yakıt olarak uranyum oksidi kullanıyor; bunlar standart LEU yakıtı kullanmayı hedefliyor
  • HALEU, daha yaratıcı soğutucular ve yakıtlar kullanan ve çok küçük çekirdekler hedefleyen yeni nesil reaktörlerde gerekli hâle geliyor
    • TerraPower’ın sodyum soğutmalı hızlı reaktörü
    • X-energy’nin yüksek sıcaklıklı gaz reaktörü
    • Kairos Power’ın florür tuzu soğutmalı yüksek sıcaklık reaktörü

Talep görünümü ve tedarik darboğazı

  • ABD Enerji Bakanlığı, ABD’nin 2030’dan önce 40 tondan fazla HALEU’ya ihtiyaç duyacağını öngörüyor
  • Yeni nesil reaktör üreticilerinin gerçek çekirdek işletimine geçmesine daha birkaç yıl var
  • Bill Gates destekli TerraPower, HALEU kıtlığı nedeniyle Natrium reaktörü gösterim projesini 2 yıl ertelediğini açıkladı
  • Centrus’un TerraPower ile bir mutabakat zaptı bulunuyor, ancak henüz resmi bir satın alma sözleşmesi yok

Diğer olası tedarikçiler ve kamu alım planı

  • Urenco, New Mexico’daki zenginleştirme tesisinde HALEU üretimini değerlendiriyor
    • Birleşik Krallık hükümeti, Hollanda hükümeti ve Alman kamu hizmeti şirketlerinin ortak sahip olduğu bir şirket
    • Şu anda LEU üretiyor
  • BWXT, Ağustos 2023’te National Nuclear Security Administration için gelecek 5 yıl içinde 2 ton HALEU üreteceğini açıkladı
  • ABD Enerji Bakanlığı, sektörü başlatmak ve üreticilere istikrarlı sözleşmeler sağlamak için yılda yaklaşık 25 ton HALEU satın almayı planlıyor
  • Gelecekte ticarileşmek isteyen yeni nesil reaktörlerin sayısı dikkate alındığında, Rus nükleer yakıtına bağımlılığı artırmamak için HALEU tedarikinin güvence altına alınması, ABD’nin nükleer enerji stratejisinin kilit unsuru olmaya devam ediyor

İlgili okumalar

1 yorum

 
GN⁺ 2023-11-16
Hacker News yorumları

  • ABD’nin nükleer yakıtının çoğunda Rusya’ya bağımlı olduğu söylenirken, Megatons to Megawatts programı nedeniyle nükleer yakıt piyasasının 10 yıl boyunca bozulduğu önemli bağlamı da eklemek gerekir
    IEEE makalesinde geçen Centrus, o dönemde US Enrichment Corporation adıyla bu takasın ABD tarafını yürütüyordu
    Bu program, 20.008 nükleer savaş başlığına denk nükleer silahsızlanmada başarılı oldu; ama fiilen yakıtı “damping” yaparak santrifüj işletmecilerini piyasadan dışarı itti
    https://en.wikipedia.org/wiki/Megatons_to_Megawatts_Program
    https://www.centrusenergy.com/who-we-are/history/megatons-to...

    • Daha da geriye gidersek Çernobil ve Three Mile Island kazaları var. Nükleer enerjide işler ters giderse gerçekten çok kötü ters gidebileceği algısı kolektif psikolojiye derinlemesine yerleşti
      Bu da ABD’nin nükleer enerjiyi ne kadar ileri götüreceğine dair havayı belirledi; genel olarak daha iyi bir çözüm olabilecek olsa bile, siyasi olarak çok kolay öldürülebilecek durumdayken insanlar desteklemek istemedi. Jack Welch’in "Straight from the Gut" kitabında da GE’nin akıştaki değişimi görüp geliştirmeden nükleer santral hizmetleri tarafına geçtiği ve bu kararın doğru çıktığı anlatılıyor
      Fisyon denen bu canavarı evcilleştirmeyi öğrenmemiz gerektiğini kabul ettiren bu yeni dalga gerçekten heyecan verici. Çünkü artıları eksilerinden daha büyük
      https://en.wikipedia.org/wiki/Three_Mile_Island_accident
    • ABD’nin nükleer yakıtta Rusya’ya bağımlı olmasının nedeni, ABD hükümetinin kendi uranyum madenlerinin önemli bir bölümünün paravan şirketler üzerinden Rus devlet destekli bir kuruluşa satılmasını onaylamış olmasıdır
      https://en.wikipedia.org/wiki/Uranium_One

  • ABD’nin “nükleer yakıt oyunundan” çıkmış olduğu söylenemez. Nevada’daki URENCO dahil ticari zenginleştirme tesisleri var ve mevcut nükleer santrallere, AP-1000 gibi yeni geleneksel tasarımlara yakıt sağlıyorlar
    Bu basın bülteni, henüz çok sayıda reaktörün kullanmadığı yüksek analizli düşük zenginleştirilmiş uranyum (HALEU) hakkında
    NuScale bu yakıtı kullanmayı planlıyordu, ancak o proje birkaç hafta önce maliyet nedeniyle iptal edildi. Çeşitli gelişmiş reaktörler tartışılıyor ama şu anda bu yakıta gerçekten ihtiyaç duyan bir reaktör var mı bilmiyorum. ABD dışında olabilir
    NRC ölçütlerine göre doğal uranyum yaklaşık %0,7 U-235 içerir; geleneksel reaktör yakıtı ise %3-5’e zenginleştirilir. HALEU %5-20 U-235’tir, silah kalitesi ise yaklaşık %90’dır

    • NuScale reaktörü HALEU değil, %4,95 zenginleştirilmiş uranyum kullanacaktı
      https://www.nuscalepower.com/-/media/nuscale/pdf/fact-sheets...
    • Sıradan hafif su reaktörleri de HALEU kullanabilir; yakıt değişimi için duruş süreleri azalacağı için ekonomikliği iyileşebilir
      Bill Gates’in kurucu ortaklarından biri olduğu TerraPower da bu on yıl içinde Natrium reaktör yakıtı olarak HALEU kullanmak istiyor
    • Askeri harcamalara trilyonlarca dolar ayırırken, tüm enerji sorunlarını ve küresel ısınmayı çözecek daha iyi fisyon tasarımları bulmaya yönelik Manhattan Projesi tarzı bir işe 100 milyar dolar bile harcamamamız tuhaf
      Batarya enerji yoğunluğu bugünkünün 10-20 katına çıkana kadar güneş ve rüzgâr, geleneksel üretim ve nükleere kıyasla her zaman ikinci kademe güç kaynakları olmak zorunda kalacak

  • Makaledeki rakamlara göre Enerji Bakanlığı 2024’te tek ABD’li üreticiden 0,9 ton alıp kalan 24,1 tonu Rusya’dan mı alacak?

    • Makale Rusya’dan bir şey alınacağını mı ima ediyor?
      Mevcut reaktörler bu yakıtı kullanmıyor. Bu, henüz inşa edilmemiş yeni reaktörler için üretimi artırılan bir yakıt
    • 2025’te yeniden artacak bir yapı olarak mı görmek gerekiyor?

  • ABD’de gerçekten 93 reaktör mü var? Greta’nın tarafındayım. Nükleer devam

    • Doğru. ABD elektriğinin kabaca %20’sini, düşük karbonlu elektriğinin yaklaşık %50’sini üretiyor
      https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power_in_the_United_St...
    • Ben 4. nesil nükleer santraller tarafındayım. Bu ayrımın önemli olduğunu düşünüyorum
      Örn: https://www.energy.gov/ne/articles/3-advanced-reactor-system...
    • Greta nükleer yanlısı değil. Çevrecilerin çoğu da öyle değil
    • Nükleer santrallerin en büyük sorunu inşalarının çok uzun sürmesi. ABD 30 yıldan uzun süre fiilen durmuş olduğu için geri kaldı ve iklim hedeflerine yetişecek kadar hızlı devreye alınmaları zor
      Bu yüzden daha hızlı başka araçlara da ihtiyaç var; aynı zamanda baz yükü destekleyecek nükleer santraller de inşa edilmeli
    • Bu projeyi çalıştıracak uranyum cevheri nereden bulunacak? 1 GW’lık tek bir nükleer santralin her yıl ihtiyaç duyduğu yaklaşık 200 ton yakıt çubuğunu ekonomik olarak üretebilecek yüksek tenörlü uranyum cevheri nerede var?
      Uranyum içeriği %0,1 olan cevherde 1 ton uranyum için 1.000 ton cevher gerekir. O 1 tonu elde etmenin enerji maliyeti de yüksektir, atığı da muazzamdır. 1 GW’lık tek bir reaktör her yıl 200 tona ihtiyaç duyar; cevher olarak bu yılda 200 bin ton demektir
      Karşılaştırma olarak, 1 GW’lık kömürlü termik santralin her yıl 3-4 milyon ton kömürle beslenmesi gerekir. Kömürün enerji içeriği, oksijenle yanma bazında biraz değişir
      Peki 1 GW’ı güvenilir biçimde 24 saat sağlayan bir güneş/rüzgâr/depolama sistemi her yıl kaç tona ihtiyaç duyar? Batarya değişimi meselesi var, ama hesabını doğrudan yapabilirsiniz

  • Rusya’ya yönelik bir başka istenmeyen bağımlılık da Rus tipi reaktörler için tamamlanmış yakıt. Neyse ki birkaç ülke Westinghouse’a alternatif yakıt üretimini yaptırmaya başladı, ama bana kalırsa şimdilik yalnızca tek bir VVER-440 tasarımı için geçerli gibi görünüyor

  • “Önümüzdeki birkaç yıl içinde devreye girecek gelişmiş reaktörler için mevcut uranyum yakıtı yeterli değil” cümlesini okuyup benim gibi “Bu geçen hafta iptal edilmemiş miydi?” diye düşünmüş olabilirsiniz
    https://news.ycombinator.com/item?id=38199061
    Ancak iptal edilen NuScale reaktörüydü; TerraPower ise hâlâ ilerliyor gibi görünüyor. Bu, kurucusunun olağanüstü servetiyle ilgili olabilir
    https://abcnews.go.com/Technology/bill-gates-future-nuclear-...
    Görünüşe göre milyarder finansmanını daha da çekmenin bir yolunu da bulmuşlar
    https://www.theguardian.com/us-news/2021/jun/03/bill-gates-w...
    Bir yerlerde “hak ettiğimiz kahraman” meme’i saklıymış gibi geliyor

  • Şirketin yıl sonuna kadar 20 kg HALEU üretip 2024’te 900 kg üreteceği rakamlarıyla, 3 yemek kaşığı HALEU’nun ortalama bir ABD tüketicisinin ömür boyu elektriğini karşılayabileceği ifadesini birlikte hesaplayınca, 20 kg ABD’li 1.867 tüketicinin 1 yıllık ihtiyacına, 900 kg ise yaklaşık 84.000 kişiye denk geliyor. Başlangıç için fena değil gibi
    https://www.wolframalpha.com/input?i=20+kg+%2F+%28%283+table...

    • 85.000 kişinin ömür boyu ihtiyacıysa fena değil. O hesapta 79 yıl var
      1 yıl bazında 6,7 milyon kişilik eder. Nüfusu bundan fazla olan yalnızca 16 eyalet var
      İyi görünüyor. Daha iyi bir durum isteniyorsa 50 yıl önce başlanmalıydı; ama şimdi başlamak da iyi

  • Bir düşmana silahlar konusunda bağımlı olmak, onların gıda konusunda düşmana bağımlı olması kadar aptalca

    • Bağımlı olup olmama meselesi genelde yalnızca nihai kararla biten bir konu değil
      Bağımsızlığın maliyeti ve ön süresi stratejik değerlendirmelerde önemlidir

  • İlgili yazı: https://www.eurasiantimes.com/nuclear-champions-us-lags-behi...