Toryum - Türkiye Binyılının Enerji Kaynağı

Bir sır daha var, çözdüklerimizden başka

Bir ışık daha var, bu ışıklardan başka

Hiç bir yaptığınla yetinme, geç öteye!

Bir şey daha var, bütün yaptıklarından başka

Ömer Hayyam

Toryum zaman zaman kamuoyu gündemine gelen bir nükleer enerji ham maddesi olarak önümüzdeki yıllarda kendisinden daha çok bahsettirecek gibi gözüküyor. Yıllardır araştırma halinde devam eden toryum nükleer reaktörü nihayet pilot bazda deneme aşamasına geldi. Bir yıldan fazla devam eden denemelerde olumlu sonuçlar alındığı açıklandı. Ticari üretim için yatırım süreci başlatıldı. Bu gelişmeler maalesef Türkiye’de değil. Türkiye’de mi olmalıydı? En zengin toryum rezervlerinden birine sahip olan Türkiye’ye ilk toryum reaktörünü yapmak yakışırdı doğrusu.

İlk toryum reaktörünü üreten ülkeye gelmeden önce nükleer enerji ve toryum hakkında genel bilgi edinmekte yarar var. Nükleer, kelime anlamıyla atom çekirdeği ya da atom çekirdeği ile ilgili olayları tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Nükleer enerji de atomun çekirdeğinden elde edilen enerjiyi ifade ediyor.

Bir sır daha var, çözdüklerimizden başka

Atom antik çağlardan beri kullanılan bir kavramdır. Antik Yunancada atom, bölünemeyen en küçük parça anlamına gelmektedir. Yani tom olmayan demektir. Nasıl ki asosyal, sosyal olmayan anlamına geliyorsa burada da tom ya da tam/tüm olmayan yani başka bir parça ile tamlanmamış anlamında kullanılmıştır.

Felsefenin doğduğu Milet’te Tales maddenin temelinde su var tezini savunuyordu. Leukippos ve öğrencisi Demokritos ise daha M.Ö. 5.yüzyılda evrenin atomlardan oluştuğunu savunuyor ve atomculuk felsefesini geliştiriyordu. Atomcu okula göre evren maddenin en küçük ve bölünemez parçası olarak kabul edilen atomlardan meydana geliyordu. Anadolu’da doğan atom kavramı bir süre sonra kullanılmaz oldu. Taa 19.yüzyıla kadar. Sebepleri bu yazının konusu değil ancak nsan düşünmeden edemiyor; tarih, Ariston’un rasyonelizminde değil de Tales ve talebelerinin geliştirdiği bilimsel düşünce çizgisinde aksaydı nükleer enerjiye insanlık bundan iki bin yıl önce ulaşabilir miydi acaba!...

John Dalton 1803 yılında, kimyasal reaksiyonlarda maddenin tam sayılarla belirlenen oranlarda tepkimeye girdiğini gösterdi ve dolayısıyla, maddelerin atom denen sayılabilir ama bölünemez parçalardan oluştuğunu ifade etti. Dimitri Mendeleyev 1869 yılında o zaman için bilinen elementleri düzenleyen bir periyodik tablo geliştirdi. J.J.Thomson 1897 yılında elektronu keşfetti. 1911 yılında Ernest Rutherford günümüz atom modelinin temelini teşkil eden yapıyı ortaya koydu.

Einstein, 1905 yılında E=mc2 formülü ile fisyon sonucu açığa çıkabilecek enerji konusunda öngörüde bulunmuştu. Daha sonra 1930 yılında bu öngörü deneysel olarak Otto Hahn, Lise Meitner ve diğerleri tarafından doğrulandı. Dünyadaki insan yapısı ilk nükleer reaktör 1942 yılında Enrico Fermi’nin yürüttüğü bir proje sonucunda ABD’de kuruldu. Elektrik üreten ilk ticari nükleer güç santralı ABD’de kurulmuş ve 1957'de işletmeye girmiştir.

Temel nükleer yakıt ham maddesi olan Uranyum; 1789 yılında M.H. Klaaproth tarafından keşfedilmiş ve 1896 yılında Mendeleyev’in çalışmalarıyla radyoaktif bir element olduğu ispatlanmıştır. Günümüzde nükleer güç santrallerinde yakıt olarak kullanılmaktadır.

Uranyum kullanan nükleer güç tesislerinde yaşanacak kazaların çevre felaketine yol açması, uranyumun zenginleştirilmiş halinin nükleer silah üretiminde kullanılması, atıklarının radyasyonlu olması ve yarılanma ömürlerinin uzunluğu, santral kurulumu ve madenciliğinin yüksek maliyetli olması gibi nedenlerle nükleer enerji için alternatif ham madde arayışı başlamış ve toryum ön plana çıkmıştır.

Toryum, 1828'de Norveçli amatör mineralog Morten Thrane Esmark tarafından keşfedildi ve ona İskandinav tanrısı Thor'un adını veren İsveçli kimyager Jöns Jacob Berzelius tarafından tanımlandı. Radyoaktif olduğu 1898‘den bu yana biliniyordu. Cenevre’de CERN (European Center for Nuclear Research-Avrupa) laboratuvarında araştırma yapan Prof. Carlo Rubbia tarafından 1993’de nükleer enerji üretiminde kullanımı önerilmesinden sonra yapılan çalışmalar sonunda; toryumun, uranyumun yerini alabileceği kanıtlandı.

OECD Nükleer Enerji Ajansı (NEA) ve Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’nın (IAEA) son verilerine göre dünya toryum rezervlerinde ilk sırayı 846 bin tonla Hindistan alırken 790 bin tonla Türkiye ikinci, 606 bin tonla Brezilya üçüncü. Avustralya 521 bin, ABD 424 bin, Mısır’da 380 bin ton olarak sıralanıyor. Dünya toplamının diğerleri ile birlikte 6.350.000 ton olduğu varsayılıyor.

Nükleer enerji ham maddesi olmasının dışında metalik toryum, vakum tüpleri için azot ve oksijen giderici olarak kullanılır. Magnezyumlu alaşımı roket ve uçakların yapımında kullanılır. Toryum florür yüksek sıcaklık seramiklerinde, toryum oksit nükleer yakıtlarda, tıpta, seramik ve elektronik alet yapımında kullanılır. Toryum metali endüstride oldukça geniş kullanım alanına sahiptir; uzay teknolojisinde, motor şaftı yapımında, Mg alaşımında, cam teknolojisinde (yüksek güçlü mercek yapımı), deşarj tüplerinde, mikrop öldürmede, lüks lambaların ışık veren kısmında, kaynak elektrotlarının dışlarını kaplamada kullanılmaktadır.

Hiç bir yaptığınla yetinme, geç öteye!

İkinci Dünya Savaşı sonrasında elektrik üretimi için uranyum bazlı nükleer reaktörler inşa edildi. Bu dönemde, ABD ayrıca toryumu nötronlarla bombardıman ederek oluşturulan bölünebilir malzeme olan U-233 yakıtını kullanan deneysel bir prototip erimiş tuz reaktörü (MSR) inşa etti. Reaktör, 1965'ten 1969'a kadar yaklaşık 15.000 saat çalıştı. 1968'de plütonyumun kaşifi Nobel ödüllü Glenn Seaborg, başkanı olduğu Atom Enerjisi Komisyonu'nda toryum bazlı reaktörün başarıyla geliştirildiği ve test edildiğini duyurdu.

ABD yönetimi 1973'te uranyum yönünde karar vererek toryumla ilgili nükleer araştırmaları büyük ölçüde durdurdu. Sebep ise uranyum yakıtlı reaktörlerin daha verimli olması, araştırmanın kanıtlanması ve toryum üretiminin ticari bir nükleer endüstrinin gelişimini desteklemeye yetersiz olduğunun düşünülmesiydi.

ABD 1970’lerde yeterli toryum üretimimiz yok diye insanlık için daha uygun olan enerjiyi geliştirmekten vaz geçiyordu. Toryum, yer kabuğunda uranyuma göre neredeyse dört kat daha fazla bulunur ve maden yataklarından uranyuma göre daha kolay elde edilir. ABD’de de yeterli toryum rezervi vardır. Ayrıca madenciliği uranyuma göre hem kolay hem daha ucuzdur. Ancak toryumun yaygın olması ve teknolojisinin yaygınlaşması halinde diğer toplumların ucuz ve güvenli enerjiye kavuşması ihtimali ABD’nin çıkarına uygun gelmemiş olmalı.

Araştırmalar elbette durmadı. Toryum ışığı bir kere görülmüştü. Almanya, İngiltere, Brezilya, Endenozya, Fransa, Çek Cumhuriyeti, Rusya, İsrail, Danimarka, Japonya, Hindistan, Hollanda, Kanada ve Çin araştırma çalışmalarına başladılar. ABD yakın zamanda yeni bir çalışma programı başlattı.

Bunlar arasında Çin öne çıkmış ve 2023 yılında toryum bazlı erimiş tuz reaktörünün test çalışmasına başlayan ilk ülke olmuştur. Test çalışmaları başarı ile devam etmektedir. Çin bu test sonucuna göre 2030’da faaliyete geçecek şekilde ilk ticari reaktörü devreye almayı planlamaktadır. Bundan başka toryum güç reaktörü ile çalışacak büyük bir konteyner gemisi yapacağını da duyurmuştur. Çin’in açıklanan toryum rezervinin kendi ihtiyacını 20 bin yıl karşılayacağı ifade edilmektedir. Tabii bu başlangıç teknolojisi ile öne sürülen bir rakam. Abartı var mı? Kim bilir!...

Toryum bazlı erimiş tuz reaktörünün çalışma prensipleri ve teknik boyutu ile sizleri sıkmak istemeyiz. İnsanlık için ne ifade ettiği ve ülkemiz açısından ne tür fırsatlar sunduğunu değerlendirmek amacındayız. Daha detaylı bilgi edinmek isteyenler için açık kaynaklarda, herkesin ulaşabileceği dokümanlar bulunmaktadır.

Toryum Türkiye için ne ifade ediyor?

Bu aşamada bilmemiz gereken ilk husus ne kadar toryum rezervimiz olduğudur. Cevap; çok, hem de pek çok rezervimiz var.

Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığına bağlı Türkiye Enerji, Nükleer ve Maden Araştırma Kurumu (TENMAK) internet sitesinde yer alan Toryum sayfasındaki bilgiye göre Türkiye’nin toryum rezervi 380 bin tondur. Ancak sayfa güncel olmayıp 20 yıl önceki bilgileri ihtiva etmektedir.

Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı internet sitesinde biraz daha güncel bilgiler mevcuttur. Sitede “Eskişehir-Sivrihisar’daki 380.141 ton %0,02 tenörlü toryum rezervine ilave olarak, 2020 yılında MTA tarafından Malatya-Kuluncak sahasında 3,8 milyon ton 2,032 ppm tenörlü toryum kaynağı keşfedilmiştir. Bu bölge haricinde, toryum yatakları tespit edilmiş olan Malatya-Hekimhan- Kuluncak, Kayseri-Felâhiye, Sivas, Diyarbakır ve Burdur-Çanaklı sahalarında daha ayrıntılı arama çalışmalarının yapılması sonucunda, ülkemizin toryum rezervinin artacağı tahmin edilmektedir. Bulunan ve araştırılmakta olan toryum yatakları ile Türkiye'nin, dünyanın en büyük toryum rezervine sahip ülkelerden biri konumunda olduğu söylenebilir.” açıklaması yer almaktadır.

Eskişehir’deki sahada toryum, her biri oldukça değerli 17 nadir toprak elementi ile birlikte bulunmaktadır. Burada yan ürün olarak üretilmesi planlanmaktadır ki bu üretim maliyetlerini düşürecek bir husustur. Ortaya çıkarılmış net rezervler (yaklaşık 800 bin ton) bile en az 1000 yıllık enerjimizi karşılayacak toryum kaynağına sahip olduğumuzu göstermektedir.

Toryum madeni, bor ve uranyumda olduğu gibi 2840 sayılı devlet eliyle işletilecek madenler hakkındaki kanun kapsamında olup toryum aramalarını MTA yapmakta, işletmesi Eti Maden uhdesinde bulunmaktadır.

Toryum bazlı reaktör geliştirme adına ülkemizde kayda değer bir çalışma bulunmamaktadır. Bekliyoruz ki birileri yapsın, geliştirsin, bir şekilde onlardan alırız yaklaşımı ile şimdilik yakın takipteyiz. Bir iki akademisyen çırpınıyor ki bir şeyler yapalım ama sesleri pek duyulmuyor. Bu aşamada şüpheli bir uçak kazasında kaybettiğimiz Prof Dr Engin Arık’ı anmadan ve onun ağzından toryumu anlatmadan geçmek olmaz.

Engin Arık 1969'da İstanbul Üniversitesi'nden matematik ve fizik diploması aldıktan sonra, aynı üniversitenin Kuramsal Fizik Kürsüsünde öğrenci asistanı olarak çalışmaya başladı. Deneysel yüksek enerji fiziği alanında Pittsburgh Üniversitesi'nde 1971'de master 1976'da doktor unvanı aldı. Yurt içi ve yurt dışı çeşitli akademik çalışmalardan sonra Boğaziçi Üniversitesine geçti.

1990'dan sonra CERN’deki çalışmalara katıldı. ATLAS ve CAST deneylerine katılan Türk bilim insanlarına liderlik yaptı. Arık, deneysel yüksek enerji fiziği alanında yüzün üzerinde makale yayımlamış, yüzlerce atıf almıştır. Aynı zamanda Türk Ulusal Hızlandırıcı Projesinin de yürütücülüğünü yapan Arık, 30 Kasım 2007 tarihinde Isparta'daki uçak kazasında öldü. Isparta’ya Atlasjete ait uçakla seyahat ediyor olması kaderin bir cilvesi olmalı...

Sadece deneysel yüksek enerji fiziği alanında yaptığı çalışmalarla sınırlı kalmayan Arık, Türkiye'de çok önemli rezervleri bulunan toryum mineralinin enerji sorununa temiz ve ekonomik bir çözüm olabileceği ve olması gerektiği yönündeki görüşleri ve çalışmalarıyla tanındı. Bu doğrultuda, Türkiye'nin toryum ile elektrik enerjisi üretebilme olanağına kavuştuğunda trilyonlarca varil petrole eş değerde bir enerji kaynağının sahibi olacağını ileri sürdü.

Arık, “Toryumla çalışan nükleer santrallerin patlama tehlikesi olmadığı gibi, Çernobil benzeri bir felaketin yaşanması da mümkün değil. Işınetkin (radyoaktif) atık en az düzeyde, yani uranyumlu santrallerin atıkları gibi tehlikeli, uzun ömürlü değil. Bunlar da nötronlarla yok edilebiliyor. Çevre kirlenmiyor. Reaktörün fişini çektiğinizde her türlü işlem duruyor.” diyordu.

“Toryumu Türkiye’nin geleceği açısından çok önemli görüyorum. Bu hızlandırıcı projesiyle de ilgili, çünkü toryum yakan nükleer reaktörlerin hızlandırıcı temelli olması lazım. Yani hızlandırıcı kullanarak yakabiliyorsunuz” diyen Prof. Engin Arık’ın işaret ettiği Türk Hızlandırıcı Işınım Laboratuvarı (TARLA) 2006 yılında faaliyete geçti.

Bir şey daha var, bütün yaptıklarımızdan başka

İnsanlar eski çağlardan bu yana doğanın çalışma prensiplerin anlamaya, hayatın anlamını çözmeye kafa yordular. Suyun kaldırma gücü gemi, rüzgarın esme gücü gemiye yelken oldu. Hayvanları evcilleştirip at, eşek, öküz, devenin gücünden taşımada yararlandılar. Madenleri çıkarmayı ve kullanmayı öğrendiler. İnsan kendi enerjisinin dışında enerjileri kullandıkça yaşam daha kolaylaştı.

1698 yılında ilk kez patenti alınan buhar makinesi kas, su ve rüzgar gücüne alternatif olarak ortaya çıktı. Sanayi de buhar gücünü çabuk benimsedi. Buhar makinesi de sürekli gelişti ve fosil yakıtlarla çalışan motorlara evrildi. Buharın gücü kontrol altına alındı ama daha çok enerji kaynağına ihtiyaç duyuldu, insanlık gelişme sürecinde çağ atladı ama motorların yakıtı için ihtiyaç duyulan kaynaklar fosil yakıtlardan (kömür, petrol, doğalgaz) elde edildiği için gezegenimize ciddi tahribat vermeye başladı.

İnsanlık havadan, sudan, ateşten, topraktan (madenler) bitkilerden (biyoyakıt) güç devşirmeyi bir adım ileri taşıyarak atomu da parçalamış ve enerjisinden yararlanın yolunu da bulmuştu. Yarattığı tahribat nedeniyle fosil yakıtlardan vazgeçmek gerektiği anlaşıldıktan sonra temiz enerji kaynaklarına yoğunlaşıldı.

Şimdi geçiş sürecini yaşıyoruz.

Doğayı hiç tahrip etmeden enerji elde etmenin yolunu halen bulmuş değiliz ama en az zararla yüksek enerji elde etmenin yolu büyük oranda bulundu. En azından mevcutla karşılaştırdığımızda bunu söyleyebiliyoruz. Daha ötelerde daha az zararlı çözümler üretilecektir, eminiz.