Kaynar su reaktörleri (BWR); dünyada PWR'dan sonra en yaygın olarak kullanılan reaktör türüdür. Bugün, bazıları Japonya’daki dünyanın ilk 3. nesil ileri tasarım reaktörleri olmak üzere, işletme halinde 78 adet kaynar su reaktör ünitesi bulunmaktadır.
BWR'lar, ticari amaçlı ilk olarak Allis-Chambers ve General Electric (GE) şirketleri tarafından geliştirilmiştir. Allis-Chambers tasarımı reaktörler zaman içinde yok olmuş ve bu tasarıma sahip bütün BWR'lar bugün kapatılmış durumdadır. General Electric (GE) tasarımı BWR'lar ise hayatta kalmış ve bugün işler durumda bulunan ticari BWR’ların temelini oluşturmuştur. Dünyada BWR tasarımı yapan diğer firmalar ASEA-Atom, Kraftwerk Union (KWU), Hitachi ve Toshiba'dır. Ticari BWR santralleri Finlandiya, Almanya, Hindistan, Japonya, Meksika, Hollanda, İspanya, İşveç, İsviçre ve Tayvan'da bulunmaktadır. Günümüzde kurulu bulunan BWR'lar 570 ile 1300 MWe çıkış gücüne sahiptir. BWR’ların en belirgin farkı soğutucu suyunun daha düşük basınç altında tutulup yaklaşık 285 °C sıcaklıkta kaynamasına müsaade edilmesidir. Soğutucu suyu Şekil 1’de gösterildiği gibi pompalar yardımıyla nükleer yakıtın bulunduğu reaktör kabına girmekte ve aşağıdan yukarıya doğru yakıt elemanlarının üzerinden akarken üretilen nükleer enerji yardımıyla ısınarak buharlaşmaktadır. Oluşan buhar reaktör kalbinin üst bölgesine yerleştirilmiş kurutuculardan geçirilerek buharla beraber taşınabilecek su damlacıkları ayrıştırılmakta ve oluşan yüksek kaliteli buhar doğrudan türbine gönderilmektedir. İkinci döngüde, türbinden çıkan enerjisini kaybetmiş birinci döngü buharı,denizden veya nehirden alınan su yardımıyla suya dönüştürülerek tekrar reaktör kabına buharlaştırılmak üzere gönderilmektedir.
Şekil 1. BWR Türü Nükleer Santral Basitleştirilmiş Şeması
BWR'larda ayrıca bazı özgün sistemler de bulunmaktadır. Bu sistemler arasında en önemlilerinden bir tanesi resirkülasyon döngülerinden oluşan resirkülasyon sistemidir. Her bir döngü üzerinde resirkülasyon pompası, ilgili boru düzenekleri ve reaktör kabı duvarı ile reaktör kalbi tankı arasında yerleştirilmiş jet pompaları bulunmaktadır. Jet pompaları BWR tasarımına has bileşenlerdir. Resirkülasyon sisteminin ana görevi soğutma değil, reaktörün kontrolüdür. Soğutma suyu aynı zamanda yavaşlatıcı görevi gördüğünden, resirkülasyon pompaları yardımıyla suyun akış hızı değiştirilerek, suyun hacmi ve dolayısıyla nötronların yavaşlatılması ayarlanabilmekte ve reaktörde böylece güç kontrolü yapılabilmektedir.
BWR santrallerinde, reaktöre giren soğutucudan elde edilen buhar genellikle doğrudan türbine gönderildiği için radyoaktiftir. Bu nedenle türbin binasının çevresinde de koruma kabuğu bulunmaktadır.
BWR'larda ortalama %3 civarında zenginleştirilmiş uranyum yakıt kullanmaktadır. Yakıt bölgesi farklı zenginlikte yakıt bölgelerinden oluşacak şekilde düzenlenmektedir. BWR'larda içleri uranyum yakıt peletleri ile doldurulmuş yakıt çubuklarından 90–100 tanesi reaktör tasarımına göre 6x6, 7x7, 8x8, 9x9 veya 10x10’luk demetler haline getirilmekte, yakıt demetleri 4’lü yakıt demeti modülleri halinde düzenlenmektedir. Reaktörün yakıt bölgesinde bu yakıt demetlerinden yaklaşık 750 tanesi yan yana dizilerek silindir şeklinde bir yakıt bölgesi elde edilmektedir. Reaktör kalbi adı verilen bu bölge yaklaşık 140 ton uranyum içermektedir. Her yakıt demeti yaklaşık 4-5 yıl boyunca reaktör kalbinde kalmaktadır. BWR tipi reaktörlerin yakıt değişimi ve bakımı sırasında, yaklaşık 4-6 hafta süre devre dışı kalması gerekmekte ve bu işlem yılda bir kere yapılmaktadır.
BWR’lar, PWR’lara göre biraz daha farklı kontrol çubuğu tasarımına sahip bulunmaktadır. BWR’da reaktör kabının üzerinde buhar ayırıcıları ve kurutucuları bulunduğundan, kontrol çubukları reaktör kabının altından kabın içine girmekte ve hidrolik sistemlerle çalışmaktadır. Kontrol çubuklarının bor karbür (B4C) peletlerden veya sıkıştırılmış tozdan imal edilen haç şeklinde kamalardan oluşmaktadır. Kontrol kamalarının uçlarında, uzun süreli kapalı kalma durumlarında kontrol kamasını korumak amacıyla nötron yutucu hafniyum kullanılmaktadır. BWR’larda ayrıca uranyum dioksit yakıt peletlerine karıştırılan gadolinia (Gd2O3) olarak adlandırılan sabit nötron zehri malzeme de uzun vadeli güç dağılımı kontrolü için kullanılmaktadır.
BWR’lardaki en önemli gelişme 1997 yılında Japonya’da Kashiwazaki-Kariwa nükleer santralinde hizmete alınan ileri kaynar su reaktörü olmuştur. ABWR olarak adlandırılan bu model dünya üzerinde hizmete alınmış ilk gerçek evrimsel 3. nesil reaktörü olmuştur. ABWR’ların en önemli özelliği, resirkülasyon ve jet pompalarından oluşan resirkülasyon sisteminin yerine reaktör dâhili pompalarının kullanılmış olmasıdır. Böylece reaktör kabı dışına taşmakta olan karmaşık resikülasyon sistemi boruları ve pompaları ortadan kalkmış, tasarım basitleştirilmiş, işletme giderleri çok daha azaltılmıştır. Bir diğer özelliği de daha önceki tasarımlarda hidrolik prensiple çalışan kontrol çubuklarının hem elektrikle hem de hidrolik çalışabilmesidir. Bu da reaktör kontrol ve kapatma sistemini daha güvenli hale getirmektedir.
BWR tasarımlarında, enerjinin üretildiği reaktör kalbi çelikle güçlendirilmiş beton "Birincil Koruma Kabuğunun" içine yerleştirilmiştir. Ayrıca herhangi olası bir kaza durumunda radyoaktif maddelerin atmosfere çıkmasını engellenmek amacıyla ikinci bir koruma kabuğu (reaktör binası)da tasarıma eklenmiştir. BWR'larda reaktör kabının altında içi su dolu bir havuz bulunmaktadır. Oluşacak bir kaza nedeniyle büyük miktarda buhar birinci döngüden dışarı kaçacak olursa,bu havuzdaki su yardımıyla enerjisi alınabilmektedir.BWR’lar ayrıca reaktör kabına borlu su basan yüksek ve düşük basınç acil durum reaktör kalbi soğutma sistemleri, artık ısı taşıma sistemi, reaktör kalbi sprey sistemi gibi güvenlik sistemi ile donatılmıştır.
Diğer yandan, 2011 yılında Japonya’da meydana gelen Fukushima kazası, BWR model tasarımların gözden düşmesine neden olmuştur.
Küçük Modüler Reaktörler (SMR), geleneksel büyük ölçekli reaktörlerden daha küçük, daha çok yönlü ve daha kolay konuşlandırılabilir olacak şekilde tasarlanmış yeni nesil nükleer reaktörlerdir. Yaklaşık 10 ila 300 megavat (MW) arasında değişen boyutlardaki bu reaktörler, nispeten kolay bir şekilde monte edilebilen ve taşınabilen modüler bileşenler kullanılarak inşa edilir. Bu modüler tasarım, daha akıcı bir inşaat süreci, daha hızlı konuşlandırma ve seri üretim potansiyeli sağlar. SMR'ler ayrıca, aktif mekanik sistemler yerine yerçekimi ve konveksiyon gibi doğal olaylara dayanan pasif güvenlik özellikleri sayesinde, daha büyük muadillerinden doğal olarak daha güvenli olacak şekilde tasarlanmıştır.
Nesil IV (Gen IV) reaktörler, nesil III reaktörlerin halefleri olarak öngörülen nükleer reaktör tasarım teknolojileridir. Nesil IV reaktörlerin gelişimini koordine eden uluslararası bir organizasyon olan Nesil IV Uluslararası Forumu (GIF), özellikle altı reaktör teknolojisini nesil IV reaktörler için aday olarak seçmiştir. Tasarımlar, iyileştirilmiş güvenlik, sürdürülebilirlik, verimlilik ve maliyeti hedeflemektedir. Dünya Nükleer Birliği, 2015 yılında bazılarının 2030'dan önce ticari faaliyete geçebileceğini öne sürmüştür.
Nükleer endüstri, tesis operasyonlarını geliştirmek için dijital araçları benimsiyor. 3B modelleme, Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT) sensörleri ve AI destekli tanılama gibi teknolojiler, ekipman sağlığını izlemek, bakım ihtiyaçlarını tahmin etmek ve performansı optimize etmek için uygulanıyor. Örneğin, Çin'deki Tianwan Enerji Santrali, performans parametrelerini gerçek zamanlı olarak analiz etmek için veri yönetimi yazılımı kullanıyor, böylece riskleri azaltıyor ve ekipman ömrünü uzatıyor.
Bizimle İletişime Geçin
Herhangi bir sorunuz, öneriniz veya iş birliği teklifiniz için benimle iletişime geçmekten çekinmeyin. Yalnızca birkaç adımda ulaşabileceğiniz bu sayfadan size en hızlı şekilde geri dönüş yapacağım. Beni e-posta veya iletişim formu aracılığıyla rahatlıkla bulabilirsiniz. Yardımcı olmaktan memnuniyet duyarım!
