Basınçlı Ağır Su Reaktörlerinin (PHWR) geliştirilmesi ağırlıklı olarak Kanada tarafından gerçekleştirilmiştir ve geliştirilen reaktöre CANDU adı verilmiştir. CANDU "Kanada Ağır-Su Uranyum" kelimesinin İngilizcesinin baş harflerinden oluşturulmuş bir kısalmadır. CANDU’lar ağır su yavaşlatıcı ve doğal uranyum yakıt kullanmaktadır. Basınç kanalları prensibi ile tasarımlanmış Kanada’ya has reaktörlerdir.
Bugün dünyada 41 adet PHWR reaktör bulunmaktadır. Bunlardan sadece 1 tanesi Alman tasarımı iken diğer 40 tanesi Kanadalıların CANDU tasarıma dayanmaktadır. Dünyadaki PHWR türü reaktörlerin 14 tanesi Kanada'da, diğerleri de Arjantin, Hindistan, Pakistan, Güney Kore, Çin ve Romanya'da bulunmaktadır.
CANDU’larda, ticari prototip gözüyle değerlendirilebilecek büyük çaplı (200 MWe sınıfı) ünite çalışmalarına 1959 yılında başlanmış ve reaktöre Douglas Point adı verilmiştir. Prototipin ardından geliştirilecek daha büyük çaplı ticari reaktörle reaktörün gücü 500 MW elektrik olarak belirlenmiştir. İlk ticari reaktör 4 ünitelik Pickering-A santralının inşasına 1966-68 yılları arasında başlanmış. 1970’li yılların ortalarından itibaren de Pickering-B’nin 4 ünitesinin inşası ile devam edilmiştir.
Kanada ayrıca Hindistan’a CANDU reaktörleri satmaya başlamış ve 200 MWe sınıfı Douglas Point’in benzerleri 1960’lı yılların ortalarından itibaren Hindistan’da kurulmuştur. Rajastan RAPP 1 ünitesi 1972 yılında çalışmaya başlamış, fakat RAPP 2’in inşası devam ederken Hindistan’ın gerçekleştirdiği nükleer silah denemelerinin ardından, Kanada şirketleri çekilince, Hindistan RAPP 2 ünitesini kendi imkânlarıyla ancak 1980 yılında tamamlayabilmiştir. Hindistan, o ana kadar edindiği teknoloji ile kendi ağır-sulu reaktör geliştirme programını başlatmış ve kendine has fakat düşük güçte ağır-sulu reaktörler geliştirmiştir.
Kanada’da 1968 yılında devam etmekte olan Pickering çalışmalarına paralel olarak, 2 farklı tür CANDU daha geliştirilmeye başlanmıştır. Bunlardan ilki CANDU-9 olarak bilinen 900 MW elektrik sınıfı tasarımdır.CANDU-9’lar ilk kez Douglas Point’in hemen yanına kurulmaya başlanmış ve bu santrale Bruce adı verilmiştir. Bruce A santralının 4 ünitesi 1977-79 yılları arasında hizmete alınmıştır. Son inşa edilen CANDU-9’lar,Darlington nükleer santralıdır.
1970’lı yılların başında, 700 MW elektrik sınıfı CANDU-6 tasarımı üzerinde çalışmalara da başlanmıştır. CANDU-6 tasarımında hem Pickering hem de CANDU-9’lardan elde edilen özelliklerin karışımı kullanılmıştır. Tek üniteler olarak kurulabilmeleri amaçlandığından, CANDU-6’lara has koruma kabuğu geliştirilmiştir. CANDU-6 tasarımı Kanada, Arjantin, Kore, Romanya ve Çin’den sipariş alarak uluslararası piyasada da ilgi gören bir model olmuştur.
CANDU tasarımlarında reaktör bölgesi Şekil 1’de gösterildiği gibi kalandriya adı verilen büyük yatay bir kazanın içinde bulunmaktadır. Kalandriya kazanı yavaşlatıcı olarak kullanılan ağır su ile doldurulmuştur. Bu kazanın içine uzun borular halinde yatay basınç (yakıt) kanalları yerleştirilmiştir. İlk nesil CANDU’larda 390 adet yakıt kanalı bulunurken, CANDU-6 modelinde 380 adet, CANDU-9 modelinde ise 480 adet yakıt kanalı kullanılmıştır. Basınç kanallarının içine yakıt demetleri yerleştirilmektedir. Soğutucu olarak kullanılan ağır su bu yakıt kanallarından girerek, yakıtta oluşan enerji yardımıyla ısınmakta ve buhar üreteçlerine gönderilmektedir. Bu birinci döngü suyu aynen PWR’larda olduğu gibi yüksek basınç altında olduğu için buharlaşmamaktadır. Dolayısıyla CANDU’lar aynı zamanda bir çeşit basınçlı su reaktörüdür.
Şekil 1. CANDU Türü Nükleer Santral Basitleştirilmiş Şeması
Buhar üreteçlerinde enerjisini ikinci döngüye aktaran soğutucu suyu, ana soğutucu suyu pompaları yardımıyla tekrar basınç kanallarına dönmektedir. Buharlaşan ikinci döngü suyu da, elektrik üretiminde kullanılmak üzere türbin adasına gitmektedir.
Tipik bir CANDU–6 santral ünitesinin nükleer adası 1 kalandriya kazanı, 4 adet buhar üreteci, 4 adet ana soğutucu suyu pompası, 1 adet basınçlandırıcı ve yakıt değiştirme makinesinden oluşmaktadır. CANDU–9 modelinde ise 8 adet buhar üreteci kullanılmıştır.
CANDU’larda, kalandriya kazanı çelikle güçlendirilmiş betonarme bir bölgenin içine yerleştirilmiştir. Kalandriya, aynı zamanda reaktör kalbi bölgesine ölçüm aygıtlarının ve diğer ekipmanların yerleştirildiği kılavuz kanallarını da içermektedir.
CANDU’larda yakıt demetleri doğal uranyumdan oluşmaktadır. Uranyum dioksit peletler olarak imal edilmekte, bu peletlerden tipik olarak 30 tanesi Şekil 2’de gösterildiği gibi 12 mm çapında ve 50 cm uzunluğundaki Zirkaloy-4 alaşımından imal edilmiş borulara doldurularak yakıt çubukları elde edilmektedir. CANDU-6 ve CANDU-9’larda yakıt çubuklarından 37 tanesi bir araya getirilerek 10 cm çapında ve 50 cm uzunluğunda silindir şeklinde kısa yakıt demetleri oluşturulmaktadır. CANDU’larda reaktör tasarımı geliştirildikçe, yakıt demetlerinin tasarımları da bazı değişiklikler göstermiştir.
Şekil 2. CANDU Yakıt Demetleri
CANDU-6 modelinde her yakıt kanalında12 adet, CANDU-9’larda ise 13 adet yakıt demeti bulunmaktadır. Bu demetler reaktörde ortalama 1 yıl süreyle kalmaktadır. CANDU’larda reaktör tam güçteyken yakıt değiştirme işlemleri gerçekleştirilmektedir. Bu amaçla yakıt kanalının her iki ucuna yakıt değiştirme makinesi yapışmakta, uçlarındaki tıpalar makine tarafından çıkartıldıktan sonra, yeni yakıt kanalın bir ucundan itilirken, diğer ucundan kullanılmış yakıt çıkartılmaktadır. Normalde, yakıt değiştirme makinesi bir kanala bağlandığından yaklaşık 8 adet yakıt demeti değiştirilmektedir. Değişim tamamlandıktan sonra makine, kanalların uçlarındaki tıpaları yerine yerleştirmekte ve sızıntı kontrolü gerçekleştirmektedir.Günde genellikte 2 veya 3 yakıt kanalında yakıt değişimi yapılmakta. Reaktördeki bir simülatör, yakıtların yanma durumunu hesaplamakta ve bir uzman bilgisayar yazılım sistemi hangi yakıt kanallarında yakıt değişimi yapılması gerektiğini günlük olarak belirlemektedir.
CANDU’nun en önemli avantajı, pahalı ve zor zenginleştirme işlemi gerektirmeyen doğal uranyum yakıt kullanılması iken, dezavantajları arasında,üretilmesi zor ve pahalı olan ağır su soğutucu ve yavaşlatıcı kullanılması bulunmaktadır.Doğal uranyum yakıtla zincirleme bölünme tepkimesi ancak ağır suyun yavaşlatıcı ve soğutucu olarak kullanılması durumunda sağlanabilmektedir.
CANDU reaktörlerinde iki adet farklı kapatma sistemi tasarıma eklenmiştir. Bu iki sistemden her biri, birbirlerinden bağımsız olarak reaktörü kapatabilmektedir. Birinci kapatma sistemi kadmiyum reaktör kapatma çubuklarından oluşmaktadır. Mekanik olarak hareket eden bu çubuklar kalandriyanın üzerinden, kendisi için ayrılmış kanallardan aşağıya doğru düşerek reaktörü kapatmaktadır. İkinci kapatma sistemi ise,kalandriyanın yanından sıvı gadolinyum (nötron zehiri) enjeksiyon etmektedir. CANDU reaktörlerinde ayrıca bu tasarıma özgü farklı kontrol sistemleri de bulunmaktadır. Bunlar ince ayar sıvı düzenleyici bölge kontrol sistemi, kaba ayar düzenleyici kontrol çubukları ve sabit kontrol çubuklarıdır. CANDU’larda ilk çalıştırma veya uzun süreli kapalı halde kalma durumlarında, moderatöre bor veya gadolinyum nötron zehirleri da karıştırılmaktadır.CANDU’lar acil durum kor soğutma sistemleri gibi diğer birçok güvenlik sistemi ile donatılmıştır.
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!
