Nükleer enerji, II. Dünya Savaşı sırasında ve bu alanda ilk olma yarışı sonucunda ortaya çıktı. İki küçük çekirdeğin birleştirilmesi anlamına ge­len füzyon ya da büyük bir çekirdeğin parçalanma­sıyla, yani fisyonla elde edilebiliyor. Kendiliğinden yer aldığı için müdahaleye imkan tanımayan üçün­cü şekli, yapısı kararsız olan ‘radyoaktif çekirdek­lerin, daha kararlı yapılara dönüşmeleri sırasında açığa çıkan ‘bozunma ısısı.’ Halen ticari olarak enerji üreten nükleer santrallerin işleyişi, 1950’li yıllarda kontrol altına alı­nan fisyona dayalı. Yakıtları, seramik formdaki uranyum. Parçalanma sonucu ortaya çıkan ürün­ler, enerjilerini içinde bulundukları ortama akta­rıp, yakıt ısıtır. Yakıt, normal ya da hafif suyla ol­duğu gibi, gazla da soğutulabilir. 1000 MW’lık bir ‘basınçlı su’ reaktörünün yakıtının bulunduğu ve enerjinin üretildiği kalbi, sadece birkaç metre­küplük bir hacim kaplar.

Doğal uranyumun %1’den azı, parçalanabilir izotopundan oluştur. Kalan kısmı reaktörde plü­tonyuma dönüşür. Bu plutonyum parçalanabilir ve daha sonra ayrıştırıldığı takdirde, enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Bu durumda, uranyumun her gramı, 2.5 ton kömür eşdeğeri enerji içerir. Dün­yada halen çalışan 400’den fazla santral var. Kim­yasal tepkimelere dayanmadıkları için, baca gazı salmazlar. Ancak, çekirdek tepkimelerine dayan­dıkları için, radyoaktif izotop biriktirirler. Yani ba­calarından salmadıkları, kalplerinde saklıdır.

Nükleer reaktörlerde, görece çok küçük bir kalp hacmi içinde çok büyük miktarlarda enerji üretildiği için, soğutma büyük önem taşır. Öte yandan, radyoaktif çekirdekler reaktör kapandık­tan sonra bile enerji üretmeye devam ettikle­rinden, kapatma işleminden sonra soğutmanın bir süre daha devam ettirilmesi gerekir. Aksi halde kalp eriyebilir. 1979 ve 1986 yıllarında yer alan Three Mile Island ve Chernobyl kazalarında oldu­ğu gibi. Ve kalpte saklı tutulanlar çevreye saçıla- bilir. İkinci kazada olduğu gibi.

Bu kazalardan sonra, sistem bütünlüğü ve radyolojik güvenlik konuları daha da büyük önem kazandı. Küçük ve modüler yeni santral tipleri ge­liştiriliyor. Kalbinin erimesi mümkün olmayan ve bu özelliği nedeniyle acil durum soğutmasına ge­reksinim duymayan, gaz soğutmalı sistemler piya­saya çıkmak üzere. MİT ile Idaho’daki ulusal laboratuarların üzerinde çalıştığı benzer bir tasarım, hidrojen üretimi ya da tuzlu suyun saflaştırılması gibi süreçlerde kullanılmak üzere yüksek ısı üreti­mini hedefliyor. Bu alanda yaşanan gelişmeler, çeşitli mühendislik dallarını bir araya getirdiği gi­bi, her birine katkılarda bulunuyor. Reaktör kalbi ve zırhlama tasarımları yeni matematiksel yön­temlere, ölçüm ve yakıt elemanı üretim teknikle­rine, metalürji alanında yeniliklere yol açıyor. Gü­venli enerji dönüşüm sistemlerinin tasarımı, akış­kanlar dinamiği ve termohidrolik ölçüm sistemle­riyle ilgili programların geliştirilmesini sağlıyor. Süreç kontrolü yeni aletlerin yapımını zorunlu kı­lıyor.

Aslında 40 yıllık deneyimin kayıtları, nicel olarak bakıldıklarında, ticari nükleer santrallerin kazalar ve uzun vadeli riskler, çevre ve sağlık et­kileri açılarından, fosil yakıtlı santrallere oranla çok daha güvenli olduklarını gösteriyor. Ancak, bir de atık yakıt sorunu, yani kullanılmış yakıtlar­da biriken radyoaktivite stoku meselesi var. Gü­venli bir depolama için jeolojik ölçekte çalışmak gerekiyor ve tüm radyoaktif atakların, camlaştırıldıktan sonra, depremlerden muaf yeraltı galerile­rinde saklanması düşünülüyor. Bu amaçla, söz konusu atıklardaki aktif çekirdeklerin, çeşitli ortam­lardaki fiziksel ve kimyasal davranışlarıyla, difüzyon hızları inceleniyor, ya da bu çekirdeklerin, örneğin proton hızlandırıcılarında enerji kaynağı olarak kullanılıp yok edilmeleri gibi, farklı yakla­şımlarla yok edilmeleri üzerinde çalışılıyor.

Nükleer yakıt yönetimi için halen geliştirilmiş bulunan projeler güven verici görünüyor. Nite­kim, Fransa ve İngiltere harcanmış yakıtlarını, ha­len işliyor. Böylelikle, harcanmış yakıttaki plüton­yumun, hem enerji kaynağı olarak kullanılması, hem de daha kısa yanlanma ömürlü çekirdeklere dönüştürülmesi hedefleniyor. Japonya ise, reak­törlerinde plutonyum ve uranyum okit karışımları­nı (M0X) kullanmaya başladı. Kullanım oranını 2007 yılında %100’e çıkartmayı planlıyor.

Hidrojen ve döteryum gibi hafif çekirdeklerin birleştirilmesine dayalı ‘termonükleer füzyonsa, 1950’lerden beri bu alanda yapılan araştırmala­ra milyarlarca dolar harcanmış olmasına karşın, henüz kontrol altına alınamadı. Manyetik sınırla­ma yöntemleri alanında değişik plazma geomet­rileri ya da ataletle sınırlama gibi alternatif yön­temler üzerinde çalışmalar sürüyor. Öte yandan, fisyonla füzyonun birlikte çalıştığı almaşık (‘hibrid’) tasarımlar da var. Ekonomikliğin başarıla- bilmesi halinde, görece çok daha temiz ve nere­deyse sınırsız bir enerji kaynağına kavuşulmuş olacak.

Dünya enerji kaynaklan üzerindeki rekabet yoğunlaşır ve küresel ısınma tartışmaları giderek artan bir ciddiyet kazanırken, bütün bunlar yapıl­mak zorunda. Yarına hazırlıklı olmak için. Geç­mişte olduğu, tüm mühendislik bilimlerinin katkı­sıyla olunabildiği gibi…