Günümüzde yoğun şekilde elektrik enerjisi üreten güç tesisleri mutlaka atık da oluşturmaktadır. Nükleer endüstri, atığına aşırı itina ve dikkat gösterilen ve de bunlar için yasalara dayalı yönetmelikler hazırlanarak uygulanması bagımsız organlarca titizlikle denetlenen ender sanayilerden biridir. Yapay (insan yapımı) radyoaktif maddeler, bir çok alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
Hastalıkların tanı ve tedavisinde, tarımda; üretimin artırılmasında ve zirai haşerelerin kısırlaştırılmasında, araştırma laboratuarlarında, endüstride üretim kontrollerinde yapay radyoaktif maddelere büyük ihtiyaç duyulmaktadır. Radyoaktif kaynaklar ya da maddeler, kullanımları esnasında çok dikkatli şekilde tecrit edilir ve nihayetinde radyoaktif atık geleceğinden özel bir atık yönetimine tabi tutulurlar. (*).
Atık sınıflandırmasında, radyoaktif maddenin yarı ömrü ve aktivitesi göz önünde bulundurulmaktadır. Tüm nükleer yada radyoaktif atıklar, üç büyük kategoriye ayrılmıştır :
1) Düşük radyasyon düzeyli kısa yarı ömürlü radyoaktif atık ise daha hızlı biçimde aktivitesini kaybetmekte ve zararsız hale gelebilmesi için yarı ömrüne bağlı olarak daha kısa bir zamana gerek duyulmaktadır.
2) Düşük radyasyon düzeyli uzun yarı ömürlü radyoaktif atığın parçalanması, çok zaman almaktadır
3) Yüksek radyasyon düzeyli uzun yarı ömürlü radyoaktif atık yavaş yavaş parçalanmakta ve zararsız hale gelebilmesi için yarı ömrüne bağlı olarak binlerce yıla gerek duyulmaktadır.
Düşük radyasyon düzeyli kısa yarı ömürlü radyoaktif atıklar, hem nükleer yakıt çevriminde hem de hastaneler, laboratuarlar ve sanayide meydana gelmektedir. Bunlar; ekipmanların küçük parçalarından, giysilerden ve de önlüklerden oluşmaktadır. Hacimsel boyutta atığın bu tipi, büyük ölçüde radyoaktif atığın en önemli kesimini kapsamaktadır. Normal çöpe göre çok daha itinalı ve dikkatli şekilde yok edilmesi zorunlu olmasına rağmen, atık idaresi tehlikeli değildir. Radyoaktif atıkların hacmini azaltmak için, yok etme işleminden önce, kapalı bir kap içinde sıkıştırılabilmektedir. Ayrıca radyoaktif atık çevreden tecrit edilmek amacıyla çimento ile de kaplanmaktadır. Bu gibi radyoaktif atıklar çok defa, İngiltere’de Drigg’dekine benzer özel yer altı depolarında, yüzeye yakın yok etme sahalarında muhafaza edilmektedir. Böyle bir sahadaki radyoaktif atık zamanla parçalanmakta ve söz konusu saha birkaç yüz yıl sonra, kısıntısız şekilde kullanıma açılabilmesi planlanmaktadır. Öte yandan, düşük radyasyon düzeyli radyoaktif atık, yeraltında daha derin yerlerde depolanabilmektedir. Bu gibi bir saha, kaza eseri yada kasti zarara karşı, daha az hassas olma avantajına sahiptir. İsveç Forsmark’da, son derece ileri bir mühendislikle düzenlenmiş depo, hali hazırda dünyadaki radyoaktif atık yok etme topluluğunun veya tekniğinin zirvedeki eşi bulunmaz bir sahası olarak kabul edilmektedir.
Düsük radyasyon düzeyli uzun yarı ömürlü radyoaktif atıklar; kimyasal çözeltilerden, reaktör elemanlarından ve reaktörün sökümünden oluşan radyoaktif olarak kontamine olmus yani radyoaktivite bulaşmış malzemelerden ibarettir. Bunlar, daha yüksek oranda radyoaktif madde
içerdiğinden yada başka bir deyişle çok daha fazla radyasyon yaydığından dolayı özel zırhlama veya muhafaza altına alma tekniği ile uzun süreli depolanma yerlerinde korunması gerekmektedir. Böyle bir depolama yerine iyi bir örnek, Amerika Birlesik Devletlerinde bulunan radyoaktif atık tecrit pilot tesisidir. Düşük radyasyon düzeyli de olsa, atığın bu tipi, çok uzun süre, radyoaktif olarak kalmakta ve radyasyon yaymaktadır. Çok defa bu tip radyoaktif atık; uranyum, plütonyum gibi elementlerden daha ağır manasına gelen “transuranyum” yada “uranyum ötesi” olarak adlandırılmaktadır.
Yaklaşık olarak yılda bir kez, nükleer reaktörün içerisindeki nükleer yakıtın üçte biri yenisi ile değiştirilmektedir. Kullanılmış nükleer yakıt; “tüketilmiş yakıt” olarak da adlandırılmaktadır. Son derece radyoaktif olan bu yakıt, radyasyonun çok iyi şekilde zırhlanması açısından ve ayrıca da ısı yayılımına karşı, derin su havuzları içinde tutulması gerekmektedir. Tüketilmiş yakıt; genellikle “nükleer atık” olarak adlandırılır. Gerçekte, asıl materyalin büyük bir bölümünün yanmaması yada radyoaktif parçalanma veya bozunmaya uğramaması nedeni ile, esasında çok az kısmı atıktır. Hemen hemen yüzde 96’sı tekrar işlenebilmekte ve yeniden kullanılabilmektedir. Kısa yarı ömürlü radyoaktif maddelerin büyük bir kısmının parçalanmasından veya bozunmasından sonra, yakıt; uzaktan kumandalı tekniklerle zırhlı bir hücreye alınmakta ve tekrar islenmek için hazırlanmaktadır. Nükleer atık ürünleri, kimyasal işlemlere tabi tutularak, yeni yakıt olarak tekrar kullanılabilen uranyum ve plütonyuma dönüştürülerek yeniden kazanılmaktadır. Bu proses ile, son derece yüksek düzeyli radyoaktif yada nükleer atığın yaklasık yüzde 3’ünden, tekrar kullanılabilen uranyumun takribi yüzde 96’sı ve plütonyumun da aşağı yukarı yüzde 1’i ayrıştırılmaktadır. Bundan sonra, tekrar kullanılabilen uranyum ve plütonyum, çağdaş nükleer güç santralleri için, nükleer yakıt olarak yeniden işlenebilmektedir.
Yüksek radyasyon düzeyli radyoaktif atıkları zararsız hale getirme yollarından biri de, “camlaştırma” işlemi olarak adlandırılmaktadır. Bu işlemde radyoaktif atık, uzun süreli depolama için, katı halde olan cam bloklara dönüştürülmektedir. Ayrıca bu işlemde atık, orijinal hacminin üçte biri kadar azalmaktadır. Tüketilmiş yakıt tekrar işlenmediği takdirde, radyoaktivitesinin azalması için, uzunca bir süre su altında havuzda tutulmaktadır. Daha sonra kuru depolama sahasına nakledilmektedir. Uzun süreli depolama ve yok etme işlemi için, tüketilmiş yakıt, özel olarak tasarlanmış paketler içine yerleştirilmektedir.
Transmutasyon adı verilen ve bir atomdan diğerine dönüştürme seklinde ifade edilen bir teknikle de radyoaktif elementler, kararlı veya radyoaktivitesiz bir başka deyişle radyasyonsuz yada radyasyon yaymayan izotop haline getirilmektedir. Bu teknikte, bir nükleer reaktör, son derece yüksek aktiviteli radyoizotopları daha az tehlikeli hale dönüştürmek için kullanılabilmektedir. Yine, bir parçacık hızlandırıcıdan (accelerator) çıkan yüksek enerjili parçacıklar demeti bir hedefe çarpmakta ve nötronlar oluşmaktadır. Oluşan nötronlar; uzun yarı ömürlü radyoaktif maddelerin atomlarını parçalamak sureti ile, bunları kısa yarı ömürlü hatta radyoaktif olmayan kararlı izotoplara dönüştürmektedir. Binlerce yıllık yarı ömüre sahip transuranyum ve diğer radyoizotoplar, çok kısa yarı ömürlü hatta kararlı izotoplara dönüstüren transmutasyon ile ilgili arastırmalar, halen Dünya çapında
sürdürülmektedir. Bu sekilde basit bir fizik olayı ile, nükleer enerjinin kullanımından ortaya çıkan radyoaktif tehlikeler önemli ölçüde azaltılabilmekte yada yok edilebilmektedir. Bununla beraber, nükleer transmutasyon uygulamaya geçirilinceye kadar, radyoaktif atığın idaresindeki şu andaki yaklasım, çevreden tecrit ve sınırlamaktır.
Nükleer güçle elektrik üretiminde oluşan radyoaktif atıkların büyük bölümü, eninde sonunda belirli bir süreç zarfında, zararsız hale dönüşmektedir. Olası bir tehlikeye sahip yüksek düzeyli radyoaktif atıkların, çok uzunca süre çevreden tecrit edilmesi gerekmektedir. Bunların küçük miktarda olmaları, yönetimlerini kolaylaştırmaktadır.
Ortalama büyüklükteki nükleer reaktörün bir yıllık çalıştırılmasından ortaya çıkan 25 tonluk tüketilmiş yakıt tekrar islendiği takdirde, yaklaşık 700 kilogram’lık yüksek düzeyli radyoaktif atık meydana gelmektedir.
Nükleer bilim adamları; yüksek düzeyli radyoaktif atıklar için en iyi çözümlerden birinin, jeolojik formasyonlardaki yeraltı depolarının olduğu konusunda hem fikirdirler. Yüksek düzeyli radyoaktif atıklar için böyle bir depo henüz işletime açılmamasına rağmen, bu şekildeki deponun nasıl olması gerektiğine dair tüm koşullar ayrıntılı biçimde bilinmektedir. Örneğin, radyoaktif atıklar yeraltında derin bir alanda, ince bir mühendislikle dizayn edilmiş odalara ve tünellere yerleştirilmektedir. Bu saha; kararlı bir jeolojik formasyona sahip olup, radyoaktif atığı 10000 yıldan daha fazla çevreden tecrit edilebilmesini sağlamaktadır. Nükleer endüstri ve ticaret, uluslar arası bir organizasyondur. Japonya’nın bir nükleer güç santralında ortaya çıkan tüketilmiş yakıt, özel variller içinde tekrar işlenmek üzere, Fransa yada İngiltere’ye gönderilmektedir. Radyoaktif atığın emniyetli idaresinde, bir hayli deneyim elde edilmistir. Her ülke; Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı ( International Atomic Energy Agency-IAEA ) tarafından geliştirilen ve üye ülkeler tarafından onaylanmış, uluslararası standartlara uygunluğunda karar kılınmış, ayrıntılı şekilde hazırlanmış, kendi kural ve yönetmeliklerine sahip bulunmaktadır. IAEA; standartların uygulanmasını tavsiye etmekte, ayrıca radyoaktif atıkların emniyetli yönetimindeki bilgi ve deneyimlerin paylaşımını kolaylastırmaktadır.
Sonuç olarak elektrik talebi, Dünyanın her kösesindeki tüm enerji gereksinimleri göz önüne alındığı takdirde hızla artmaktadır. Elektrik; çıkarılması nispeten kolay olan fosil yakıtlar dahil olmak üzere, muhtelif yakıt karışımlarından üretilmektedir. Fosil yakıtların temel sorunlarından biri, bir iki nesil sonrası bunların tükeneceğinden kaynaklanmaktadır. Fosil yakıtların tükenmeye başlamasının yanı sıra, küresel ısınma, iklim değişiklikleri ve sera gazı emisyonları ile ilgili kaygıların büyümesi, nükleer gücü önemli alternatif haline getirmektedir. Dünya genelinde, elektrik üretiminde nükleer enerjinin payı, su anda yaklaşık yüzde 17 seviyesinde bulunmaktadır. Diğer enerji üretimlerinde olduğu gibi, elektriğin nükleer yoldan üretiminde de atık oluşmaktadır. “Nükleer atıkların yok edilmesi veya nihai depolanması” hakkında kamuoyunda oluşan kaygının aksine, ileri ve çağdas teknikler hâlihazırda da kullanılmaktadır.
Ahmet Cangüzel Taner
Fizik Yüksek Mühendisi
Radyasyondan Korunma Derneği Üyesi
(*) Kaynak: Uluslararası Atom Enerjisi Yayınları ( International
Atomic Energy Agency – IAEA publications ).