Ay'da Nükleer Enerji

Uzayda nükleer enerji fikri yeni olmasa da gelişen teknoloji ve imkanlar sayesinde bir hayli yol kat edildi. Son yirmi yılda değişen uzay misyonlarıyla birlikte farklı modellerin de denenmesi kolaylaştı. Uzaya nükleer santral kurmak veya uzaydaki objelerden bu amaçla yararlanmak üstünde çalışılan önemli projelerden. Şu an için sadece küçük ölçekli sistemlerin uygulanması ve modellenmesi olsa da bu sistemlerin kısa ve orta vadede dünyadaki nükleer santral için uzun vadedeyse uzay santralleri için önemli bir referans oluşturacağı bekleniliyor.

Uzaya araştırma için gönderilen astronotlar için en önemli sorunların başında enerji yetersizliği geliyor. Uzay koşulları nedeniyle yanlarında sınırlı miktarda batarya taşıyabilen astronotlar görevlerini çoğu zaman zifiri karanlıkta gerçekleştiriyorlar. Bu yüzden uzay ortamında kendi enerjini üretmek oldukça önem taşıyor.




Soruna çözüm bulmak isteyen NASA ( Amerikan Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi) mühendisleri ilk defa 1965 yılında uzaya bir adet nükleer reaktör gönderdi. SNAP-10A (System for Nuclear Auxiliary Power) adında ki bu deneysel reaktör 43 gün sonra voltaj regülatörünün kendiliğinden SNAP-10A'dan ayrılması sonucu devre dışı kaldı ve dünya yörüngesinin yaklaşık 1300 km uzağına düştü. (bu reaktör hala dünya yörüngesinde dolanmakta ve 4000 yıl kadar sonra yok olacağı düşünülüyor) Bir sonraki kayda değer nükleer reaktör düşüncesi ise 2005 yılında birçok yönden devrimsel bir uzay aracı olan Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) misyonunda kullanılmak istendi. Bu uzay aracının elektriğinin küçük nükleer reaktörler aracılığıyla elde edilmesi amaçlansa da Amerikan ekonomisindeki kötüye gidiş bu projenin gerçekleşmesine olanak vermedi ve proje iptal edildi.


ABD'nin uzaya gönderdiği ilk nükleer reaktör olan SPAN-10A Sovyetler bu konuda Amerika'nın bir adım önündeydi, zira o tarihe kadar otuzdan fazla fisyon reaktörünü uzaya göndermişti.

 

Tablo 1: Uzay reaktörleri güç sistemleri

ABD'nin ikinci büyük denemesi SP-100 ile gerçekleşmiş 1983 yılında başlayan NASA ile Amerikan Enerji Enstitüsünün birlikte yürüttüğü projede reaktörlerde ısıyı termiyonik dönüştürücülere nakil eden ısıl borular kullanılmış, soğutucu olarak da farklı bir madde olan Lityum kullanılmış. Ayrıca Rusya'nın da nükleer reaktörlere büyük önem verdiği görülmektedir.

Sovyetlerin ünlü lideri Gorbaçov'un emriyle iptal edilen TOPAZ-1 ardından 1992 yılında uzaya gönderilen TOPAZ -2

 

JIMO uzay aracının sanatsal prototipi. Enerjisinin tamamına yakının nükleer reaktörlerden sağlanılması amaçlanan JIMO Amerikan ekonomisinin kötüye gitmesi sonucu ilk kesik yiyen projelerden oldu.

Son yıllarda ise çalışmalar nükleer reaktörleri uzaya göndermektense uzay ortamında nükleer santral kurmak üzerine gelişiyor. Bu çalışmalar sadece uzay araştırmaları için değil aynı zamanda dünyadaki nükleer endüstrisi için de büyük önem taşıyor. Amerikan Fizyon Enstitüsü'nden araştırmacılar Ay yüzeyinde yaptığı araştırmalarda Helyum-3 adında bir maddeye rastladılar. Dünyada oldukça nadir bulunan bu madde Ay yüzeyinde oldukça bol. Bu maddenin özelliği ise fisyon reaktörlerinde yakıt olarak kullanılabilinmesi. Helyum-3'ün diğer klasik yakıtlardan ayrılan en önemli yanıysa çevreci olması, yani işlemler sonucu oluşan nükleer atığın büyük oranda geri dönüştürebilmesi. Bu teknolojinin en önemli geliştiricilerinden olan Kulcınski ve ekibi küçük ölçekli basketbol topu büyüklüğünde bir reaktörün yapımını tamamladılar. Şu an da bu reaktör düzenli olarak bir miliwatt enerji üretebilmekte. Tahminler, Ay'da bir milyon tona yakın yakıt olarak kullanılabilecek Helyum-3 bulunduğu, tek bir uzay seferinde getirebilecek Helyum-3 ile Amerika'nın bir yıllık enerji ihtiyacının tamamını karşılanabileceği düşünülüyor. Ancak uzmanlara göre bu reaktörlerin ticarileşmesinin en az 50 yıl alacağı fakat Çin, Rusya, Hindistan gibi uzay araştırmalarında yavaş yavaş boy gösteren ülkelerle birlikte bu rakamın düşebileceği belirtiyorlar.



Ayın geçirdiği iki ila dört milyar yıl arasında süreç sonucu yüzeyinde bol miktarda Helyum-3 oluşmuş. Kulcınski şu ana kadar büyük bir yatırım için NASA'yı ikna edememiş. Ancak H-3'ü NASA'nın gelecek vaat eden 200 madde arasına aldırmayı başarmış. Tabi burada Kulcınski'nin bu madde üzerinde yirmi yıldan fazla süredir çalıştığını belirtmek gerek.

NASA ise çalışmalarını bir adım öteye götürerek 2012 yılında Ay'a ilk nükleer santrali kurmayı planlıyor. Özellikle NASA üzerindeki mali baskılar, son yıllarda gelen başarısız uzay misyonları ve kamuoyunda NASA'ya ayrılan bütçenin gereksiz derecede büyük olduğunu düşünen ciddi bir kitle bulunması NASA'nın kendi bütçesini oluşturmasını oldukça önemli kılıyor. Bu nedenle uzay turizmini önemli bir gelir kaynağı olarak gören NASA bu seyahatlerin yaygınlaşması, ucuzlaması ve sürdürülebilinmesi için nükleer enerjiyi olmazsa olmaz bir unsur olarak görüyor. Bu santraller sadece bir valiz büyüklüğünde istenilen her yerde kurulup enerji üretilebiliyor. Yani sistemin sadece Ay'da değil Mars gibi gezegenlerde de uygulanılması amaçlanıyor. (Daha önceki yıllarda uzayda kurulan güneş santrallerinin bu noktada oldukça eksik kaldığını söylemek mümkün.) İlk kurulacak reaktörlerin 40 kw büyüklüğünde olacağı öte yandan kurulacak bu reaktörlerin soğutma sistemine ihtiyaç duymayacağı belirtiliyor. Sistemin ise dünyadaki reaktörlerle benzer sistemde çalışacağı kullanılan uranyumun atomlarına ayrılarak ısı oluşturacağı oluşan ısının da elektrik enerjisine dönüştürüleceği öngörülüyor. Ancak bu santrallerin fiyat verimliliğinin ne olacağı, dahası büyük santrallerden üretilecek enerjinin dünyaya nasıl iletileceği şimdilik cevabı olmayan sorular.

Nükleer enerjinin dünyadaki geleceği oldukça önemli ve tartışmalı. Bu enerjiye olan güven her geçen gün biraz daha sarsılsa da nükleer enerjinin tek yönlü bir enerji olmadığını unutmamak gerek. Nükleer santrallere şüpheyle yaklaşsak da bu santrallerden tamamen vazgeçmek nükleer ile ilgili çalışmalara büyük sekte vuracağı gerçek. Eğer yıllar önce nükleer santraller kapatılsaydı şüphesiz bugün uzayda nükleer santral olgusunu tartışıyor olamazdık. Dahası uzay turizmi gibi insanlık için devrimsel nitelikte önem taşıyan bir çok projeyle de daha geç tanışırdık.

 

Kaynaklar

* http://www.physorg.com/news/2011-08-nuclear-power-settlements-moon-mars.html

* http://www.jpl.nasa.gov/jimo/

* http://www.wired.com/science/space/news/2006/12/72276?currentPage=all

* http://www.eoearth.org/article/Nuclear_reactors_for_space

* http://www.nodeju.com/13595/nasa-considers-nuclear-plant-on-moon.html