Nükleer santraller hakkında bilinen en büyük sorunlardan biri nükleer veya radyoaktif atıklardır. Çünkü onları ne tam anlamıyla yeniden kullanabilirsiniz ne de çevreye zararsız hâle getirebilirsiniz. Nükleer atıkların saklanması maliyetli ve riskli bir iştir. Enerji üretiminde nükleer santrallerinin kullanımının devam etmesi nedeniyle, belki de bu işi sürdürebilir kılmak ya da mevcut “nükleer atık” problemini bir çözüme kavuşturmak, bu konuda iyileştirme sağlamak adına araştırmacılar çalışmalarını sürdürüyorlar. Nükleer atık konusunda problem yaşayan ülkelerden biri İngiltere’dir. İngiltere 7 farklı santralde çalışır vaziyette 15 nükleer reaktöre sahiptir. Bu nükleer santrallerden sağlanan enerji 2012 yılında ülke elektrik üretiminin %18.5’ini karşılıyordu. Görünen o ki, yeni nesil nükleer santraller ile birlikte nükleer enerjide bir devam eğilimi var. Çalışır durumdaki santraller ve olası yeni santraller nükleer atık yönetiminin önemini artırmakta. Bu konuda İngiltere’deki Bristol Üniversitesi’nden fizikçi ve kimyagerlerden oluşan bir araştırma grubunun yeni bir araştırmasından elde edilen bulgular bazı problemlerin çözülmesinde yeni gelişmeler sağlayabilir.
Araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni teknoloji nükleer atıkları nükleer-enerjili batarya veya pilde elektrik üretiminde kullanılmasını sağlamaktadır. Bu araştırmada, insan yapımı bir elmasın radyoaktif bir alana yerleştirildiğinde küçük de olsa bir elektrik akımı üretebildiği gösterildi.
Radyoaktif enerji hakkındaki bu inovatif yöntem araştırmacılar tarafından Cabot Enstitüsü’nün 25 Kasım 2016 tarihindeki “Dünyayı değiştiren fikirler” etkinliğinde sunuldu.
Bir akım üretmek amacıyla bir tel bobin boyunca bir mıknatısı hareket ettirmek için enerji kullanan çoğu elektrik üreten teknolojilerin aksine, insan yapımı elmas bir radyoaktif kaynağa olan yakınlıkla basitçe akım üretebilmektedir. Araştırmacılara göre bu yöntemde herhangi bir hareketli parça, emisyon üretilmesi ya da bir bakım gerekliliği yok. Bristol Üniversitesi’nden Dr. Tom Scott’a göre “Elmas içine radyoaktif maddenin katılmasıyla, uzun dönemli bir problem olan nükleer atık bir nükleer enerjili pile ve haliyle uzun dönemli temiz enerji desteğine dönüşüyor.”
Araştırmacılar çalışmalarında bir elmas pili prototipini gerçekleştirmek için radyasyon kaynağı olarak Nikel-63’ü kullanmışlardı. Ancak şimdi karbonun bir radyoaktif versiyonu olan karbon-14’ten yararlanarak verimliliği önemli miktarlarda geliştirmeye çalışıyorlar. Karbon-14 kullanmalarının bir sebebi var çünkü malzeme nükleer enerji santrallerinde reaksiyonu kontrol etmede kullanılan grafit yavaşlatıcılardan üretilmektedir. İlk nesil reaktörler nükleer fizyon sürecini sağlamak amacıyla nötronları yavaşlatmak için bu grafit yavaşlatıcıları kullanır ve bunların bir kullanım ömrü vardır. Zaman içinde İngiltere neredeyse 105 bin ton grafit yavaşlatıcıyı elinde tutuyor, grafitten karbon-14’ün çıkarılmasıyla bu grafit yavaşlatıcıların radyoaktifliği azalmaktadır. Dolayısıyla bu nükleer atığın güvenli bir şekilde saklanmasındaki zorluk ve maliyet de azalmaktadır. Karbon-14’ün de nükleer enerjili batarya üretmek için elmasla birleştirilmesi bu açıdan önemlidir. Ayrıca başka sebepleri de var, karbon-14 herhangi bir katı tarafından hızlıca soğurulan kısa-erim radyasyon yayar. Bu onu çıplak derimizle dokunma veya yutma durumunda oldukça tehlikeli yapar. Elmasla birleştiğinde ise güvenlidir, kısa-erimli bir radyasyon yayılımı yoktur. Bristol Üniversitesi Kimya Bölümü’nden Dr. Neil Fox’a göre “Elmas dışında daha iyi bir koruma sağlayabilecek bir kullanım da yok gibi görünüyor.” Sonuç olarak araştırmacıların çözümü grafit yavaşlatıcılardan karbon-14’ün önemli bir kısmını kaldırmak ve bu çıkarılan karbon-14’ü elektrik-üreten elmaslara dönüştürmek.
Günümüz batarya teknolojilerine göre düşük enerjili olmasına rağmen bu elmas pilin yaşam ömrü devrim niteliğinde sayılabilecek kadar uzun sayılabilir. Her bataryadaki asıl karbon-14 miktarı henüz karara bağlanmadı ama 1 gram karbon-14 içeren bir batarya günde 15 Joule vermiş olacak. Bu bir AA kalem pilden daha azdır. Standart alkalin AA piller kısa süreli deşarj için tasarlanmıştır: 20 gram ağırlığındaki bir pil gram başına 700 Joule enerji depolama oranına sahiptir. Eğer sürekli olarak çalışırsa bu alkalin pil 24 saatte biter. Karbon-14’ün uzun yarılanma ömründen dolayı, bir elmas pili gücünün yüzde 50’sine ancak 5730 yıl çalışarak ulaşabilir ki bu mevcut insan medeniyeti kadar uzun.
Bu bataryaların kullanım alanları uzun ömürlü enerji kaynağına ihtiyaç duyan düşük enerjili elektrikli aygıtlar olacak. Bu aygıtlar arasında kalp pili, uydular, yüksek irtifalı insansız hava araçları ve hatta uzay araçları bile sayılabilir.
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Referanslar:
Bristol University – News
David Szondy, Diamonds turn nuclear waste into nuclear batteries, New Atlas, Erişim tarihi. 29.11.2016
https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power_in_the_United_Kingdom
