Araştırma Öncelik Alanları

• Radyasyon dedektörleri

• Nükleer sanayii için malzeme teknolojileri

• Hızlandırıcı teknolojileri

• Malzeme teknolojileri

• Nükleer yakıt çevrimi

• Nükleer reaktör tasarımı

• Nükleer ve radyolojik acil durumlara hazırlık ve müdahale

• 4. nesil nükleer reaktör tasarımı

• Hızlandırıcı Sürümlü Kritik Altı Sistemler

• Raylı sistemlerden yük ve yolcu trenleri için mikroreaktör tasarımı ve fizibilite çalışması

• Küçük modüler nükleer reaktör tasarımı

• Küçük Modüler Reaktör Teknolojisi

• Nükleer yakıt çevrimi

• Hafif Sulu Üretken Reaktör

• Ergimiş Tuz Reaktörleri

Alt Çalışma Konuları

• Küçük modüler reaktörler (SMR)

• Radyasyon madde etkileşimleri

• Radyasyon hasarı

• Radyasyonun biyolojik etkileri

• Parçacık hızlandırıcıların geliştirilmesi

• Yeni Nesil Nükleer Enerji Santrallerinde Malzeme Teknolojileri

• Kullanılmış nükleer yakıtların işlenmesi

• Nükleer yakıt çevrimi senaryoları

• Kullanılmış nükleer yakıt ve nükleer atık yönetimi

• Nükleer reaktörlerin nötronik analizi

• Kor içi yakıt yükleme stratejileri

• Atmosferik dağılım analizi

• Acil durum karar-destek sistemleri

• Operasyonel kriterlerin belirlenmesi

• Acil durumların radyolojik sonuçlarının değerlendirilmesi

• Acil duruma müdahaleye ilişkin eğitim ve öğretim materyalinin geliştirilmesi

• Kurşun-bizmüt soğutmalı reaktörler

• Üretken reaktörler

• Toryum Yakıt Çevrimi

• Transmutasyon

• Reaktör tasarımı

• İtki reaktörleri

• Küçük modüler nükleer reaktörün termal-hidrolik tasarımı

• Küçük Modüler Reaktörlerin Nötronik Tasarımı ve Analizi, Küçük Modüler Reaktörlerin Termal-Hidrolik Tasarımı ve Analizi

• Küçük Modüler Reaktörlerin Pasif Güvenlik Sistemleri

• Küçük Modüler Reaktörlerin Güvenlik Analizleri

• Nükleer yakıt, kullanılmış yakıt, yeniden işleme ve bertaraf

• Hafif Sulu Üretken Reaktör teknolojisi

• Gelişmiş Hafif Sulu Üretken Reaktör Tasarımlarının Analizleri

• Yeni Hafif Sulu Üretken Reaktör Tasarımları

• Nötronik analiz

• Neutron Transport Teorisi

• Çok Grup Difüzyon Teorisi

• Toryum kullanımı

• Reaktör Kinetiği

Anahtar Kelimeler

Nükleer, nükleer reaktör, yeni nesil nükleer reaktörler, küçük modüler reaktörler, radyasyon, radyasyon detektörleri, malzeme, parçacık hızlandırıcıları, yeni nesil nükleer reaktör, ergimiş tuz reaktörü, nükleer enerji, malzeme bilimi, 4. nesil reaktörler, çok yüksek sıcaklık reaktörleri, süper kritik su soğutmalı reaktörler, kullanılmış nükleer yakıt, yeniden işleme, nükleer yakıt çevrimi, nükleer atık, yanma, kaynak kullanımı, kor içi yakıt yönetimi, nükleer reaktör analizi, Monte Carlo yöntemi, Nükleer reaktör tasarımı, nükleer reaktör analizinde kullanılan hesaplama yöntemleri, acil duruma hazırlık ve müdahale, atmosferik dağılım, karar destek sistemi, müdahale eylem düzeyleri, arttırılmış gerçeklik, sıvı kurşun soğutma, kurşun-bizmüt ötektik alaşım, üretken reaktörler, hızlı reaktörler, hafif sulu üretken reaktörler, nükleer enerji, proton hızlandırıcı, fisyon, Toryum, transmutasyon, reaktör tasarımı, mikroreaktörler, itki reaktörleri, küçük modüler reaktör, termal-hidrolik tasarım, türbülanslı akış, yakıt demetleri, türbülanslı akışta ısı transferi, küçük modüler reaktör, termal-hidrolik Analiz, nötronik analiz, pasif güvenlik sistemleri, üretken, reaktör, MSR, Toryum kullanımı, reaktör kinetiği, nötronik analiz, nötronik tasarım

Önemi ve Gerekçesi

Nükleer sanayinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bilimsel araştırmaların çoğaltılması için parçacık hızlandırıcılara ihtiyaç vardır. Nükleer enerji üretimi teknolojisinde günümüz ticari enerji santrallerine göre daha verimli, çevreye duyarlı ve güvenli yeni nesil tasarımlar üzerinde çalışmalar hız kazanmıştır. Bu tasarımların faal bir duruma getirilebilmesindeki en büyük engel günümüz malzeme teknolojileridir. Korozyon, yüksek sıcaklık ve basınç ve radyasyon gibi etkenlere karşı uzun süre bütünlüğünü koruyabilecek malzemelere ihtiyaç vardır. Ülkemiz açısından da konuyu inceleyecek olursak, toryumu yakıt olarak kullanma potansiyeline sahip yeni nesil reaktör tilerinden biri olan ergimiş su reaktörlerine yönelik hem özel sektörde hem de akademi bünyesinde çalışmalar yürütülmektedir. Önerdiğimiz konu bu çalışmaları da büyük oranda destekleyecek temel bir çalışma alanıdır.

Nükleer yakıt çevriminin reaktör-sonrası kısmı üzerinde genel kabul gören kararlar uygulamaya kon(a)mamıştır. Kullanılmış nükleer yakıtlar ile ne yapılması gerektiği çeşitli belirsizlikler içermektedir. Bu hususlar doğal kaynaklardan yararlanma düzeyini ve nükleer atık yönetimini etkilemektedir. Nükleer yakıt çevriminin (özellikle reaktör-sonrası işlemlerin) optimizasyonu konusundaki araştırmalar önem ve yarar sağlayacaktır.

Nükleer Reaktörler kullanılarak enerji ve kimyasal süreçlerde kullanılabilecek ısı üretimi, sürdürülebilir kalkınma ve sürdürülebilir enerji üretimi için ideal çözümler olarak sunulabilir.

Çevreye önemli miktarda radyoaktif madde salımının olabileceği radyolojik ve nükleer acil durumlar için modern karar destek sistemlerinin kullanımına ilişkin deneyim ülkemizde Nükleer Düzenleme Kurumu'nda ve Nükleer Enerji Mühendisliği Bölümü'nde bulunmaktadır. Ancak kullanılan sistemin ülkemiz koşullarına uyarlanması gerekmektedir.
Acil durumlarda radyolojik izleme sonuçlarının karşılaştırılacağı operasyonel kriterlerin hazırlık aşamasında geliştirilmesi gerekmektedir. Söz konusu kriterlerin bir kısmı Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı tarafından belirlenmiştir ve Ulusal Radyasyon Acil Durum Planı'nda içerilmektedir. Ancak henüz belirlenmemiş olan kriterlerin türetilmesinde radyasyona maruz kalma senaryoları ve radyasyona maruz kalabilecek kişilerin özellikleri dikkate alınarak detaylı hesapların yapılması gerekmektedir.

Radyasyon acil durumlara müdahale edecek olanların (acil durum çalışanları) eğitilmesinde kullanılacak materyalin kullanılmasında arttırılmış gerçeklik tekniğinin kullanılabileceği değerlendirilmektedir. Bu sayede çalışanlar radyasyona maruz kalmadan yüksek radyasyon düzeyinin bulunduğu alanlarda ölçüm alma ve arama-kurtarma faaliyetleri ile ilgili pratik yapabileceklerdir. Ortamdaki çevresel doz eşdeğeri hızı dağılımına ilişkin verilerin Monte Carlo yöntemi ile oluşturulması planlanmaktadır.

Nükleer reaktörler günümüzde 1950'li yıllarda geliştirilen teknolojiler üzerine gerçekleştirilmiştir. Ciddi termodinamik verim düşüklüğünün yanı sıra, yakıtları verimli kullanamama sorunları bulunmaktadır. Daha verimli ve yakıtları daha iyi kullanan reaktör tasarımlarına gereksinim vardır.

Türkiye’de bol miktarda bulunan toryumdan enerji üretimi için faydalanılması ve Türkiye’de kurulması planlanan nükleer güç santrallerinin kullanılmış yakıtlarından kaynaklanacak olan uranyum ötesi radyoaktif atıkların zararsız hale getirilmesini sağlayacak hızlandırıcı sürümlü kritik altı bir sistemin tasarlanması önem kazanmıştır. Toryum elementinden enerji üretme çalışmaları günümüzde devam etmekte ve gelecekte bu çalışmaların yoğunluk kazanması öngörülmektedir.

Toryum kendi başına yakıt olarak kullanılamaz ancak nötron yutarak U-233’e dönüştürülebilir. U-233’ün fisyonu sayesinde enerji üretimine katkı sağlayabilir. Türkiye dünyada toryum kaynakları konusunda 6. sıradadır. Dünyada toryum uranyumdan 3-4 kat fazla bollukta bulunur. Toryumun yakıt olarak kullanımı radyoaktif atık üretimini de azaltır. Uranyum ötesi radyoaktif atıklar, çoğunlukla nükleer güç santrallerinin kullanılmış yakıtlarında ortaya çıkan, atom numarası 92’den daha büyük olan elementlerdir. Bu elementlere Np, Pu, Am, Cm örnek verilebilir. Yarılanma süreleri uzun olduğu için radyoaktif atıkların tasfiyesi konusunda ana atık problemi olarak görülürler.

Toryum yakıt çevrimini (Th-U233) başarılı bir şekilde kullanan Hafif Sulu Üretken Reaktörü için analiz çalışmaları gerçekleştirilmesi ve geliştirilmesi tasarım aşamasında kalan reaktör konseptleri ile toryum yakıt çevrimi kullanımının ticari ölçeklere uygulanması incelenmelidir.

Kritik altı sistemlerde spallasyon (doğurgan) hedefine hızlandırıcı kullanılarak gönderilen yüksek enerjili protonlar, yüksek enerjili ve akıllı bir nötron kaynağı elde edilmesini sağlar. Bu nötron kaynağı reaktör merkezine yerleştirilir ve zincir fisyon tepkimeleri bu spallasyon hedefinden sağlanan nötronlar sayesinde devam ettirilir böylece reaktör kritik altı çalışır. Sistem kritik altı çalıştığı için hızlandırıcının enerjisi kesildiği anda reaktör kapatılabilir, bu güvenlik açısından avantaj sağlamaktadır. Reaktör hızlı nötron spektrumunda çalışmaktadır. Bunun sebebi toryumdan faydalanma oranını artırmak ve verimli bir atık yakımı süreci gerçekleştirmektir. Kor içinde kullanılacak yakıt 2 çeşittir. Bunlar, toryum yakıt ve radyoaktif atıkları içeren yeniden işlenmiş yakıttır. Yeniden işlenmiş yakıt, bir basınçlı su reaktörünün kullanılmış yakıtının yeniden işlenmesiyle elde edilmiş plütonyum ve minor aktinitleri (uranyum ötesi atıklar) içermektedir.

Sürdürülebilir, ekonomik ve güvenilir ulaşımı ülkemizin bir ucundan diğerine sağlayacak raylı sistemler için karbon salımı yapmayan ve güvenli enerji arzı sağlayacak bir güç kaynağı olarak mikroreaktörler kullanılabilir. Bu reaktörler, tasarımı, kurulumu ve işletilmesi kolay elektrik üretim sistemleri olarak özellikle güç kaynaklarından uzak bölgeler ya da hareketli taşıtlar için cazip bir alternatif sunmaktadır. Tren taşımacılığını daha ekonomik, daha güvenilir ve daha çevreci kılmaları mümkün görülmektedir.

Günümüzün en önemli problemlerinden birisi de küresel ısınmadır. Küresel ısınmayı azaltmak ve tersine döndürmek için, küresel ısınmaya katkı yapmayan enerji üretim seçeneklerinin insanlık tarafından daha da yaygın kullanılması gerekmektedir. Bunlardan bir tanesi de kuşkusuz nükleer enerjinin daha da yaygın kullanılmasıdır. Var olan yüksek güçlü nükleer reaktörlerin yanı sıra geliştirilecek küçük modüler reaktörler ile nükleer enerjinin farklı coğrafyalarda ve düşük güç talebi olan bölgelerde kullanımı yaygınlaştırılabilir. Ayrıca bu bu tip reaktörlerin modüler olması nedeni ile uzun dönemde ekonomik olarak avantajı olacağı aşikardır.

Son yıllarda küçük modüler nükleer reaktör teknolojisi alanında çalışmalar hız kazanmıştır. Bu reaktörler, düşük güç üretimi kapasitesine sahip olsalar da ilk yatırım maliyetleri şu anki ticari reaktörlerden daha düşüktür. Ayrıca şu anki tasarımlarda birçok pasif güvenlik sistemi mevcuttur. Bu pasif sistemler herhangi bir elektrik girdisine sahip olmadığı için kaza durumlarında nükleer reaktörün güvenli şekilde kapatılması konusunda büyük avantaj sağlamaktadır. Küçük modüler reaktör teknolojisi alanında yapılacak çalışmalar ülkemizde geliştirilecek herhangi bir tasarım için gerekli yetkinliğin oluşturulmasında önem arz etmektedir.

Kullanılmış yakıtların yönetimi ve ileri nükleer yakıt çevrimleri nükleer enerji teknolojisini kullanan bütün ülkelerin çözüm bulmaya çalıştığı önemli bir husustur. Nükleer teknolojilerin kullanımı ve sürdürülebilirlik açısından bu konularda yapılacak araştırmalar önem arz etmektedir.

Ergimiş Tuz Reaktörleri 4ncü Nesil Reaktörler Konsorsiyumu tarafından belirlenen aday reaktörlerden biridir ve dünya genelinde üzerinde en çok araştırma yapılan reaktörlerden birisidir. Artırılmış güvenlik, sürdürülebilirlik, verim, nükleer silahsızlanma ve ekonomiklik gibi hedefler bu reaktör konusunda yürütülen araştırmaların başlıca motivasyonlarıdır. Diğer tip nükleer reaktörlerin kullanılmış yakıtlarındaki uranyum-ötesi elementlerin, plutonyumun yakılması ve toryum kullanımı ile üretken bir reaktör olması bu reaktörü radyoaktif atık ve nükleer yakıt yönetimi açısından cazip kılmaktadır.