Rakyaakltif atıklarda, ne tür bir radyoaktif atıktan bahsedildiğine bağlı olarak, yeniden kullanılabilir, geri dönüştürülebilir veya güvenli bir şekilde imha edilebilir. Nükleer atıklar hakkında birçok ortak yanlış düşünce vardır, ancak bu yeşil ve sürdürülebilir bir geleceğin anahtarı olabilmektedir. Son on yılda radyoaktif tehlike, terör saldırısı veya bir komplo teorisi konulu çekilen bir flimin sonuna gelindiğinde genellikle şehir bir kahraman tarafından kurtarılır. Bu filmlerin bazılarında, bombada kullanılan radyoaktif malzeme bir hükümet tesisinden çalınmıştır ve hatta bir nükleer atık türü bile olabilir! Hollywood, gerçek hayattan çok uzak gibi görünse de, dünyanın çeşitli yerlerinde depolanan büyük miktarda nükleer atık bulunmaktadır ve hükümetler bu alanları korumak için çok fazla zaman ve enerji harcamaktadır.
Nükleer binlerce ton atığı depolamak yerine, geri dönüştürülebilir çözümler bulunabilseydi pekçok kaynak ve zaman buşu boşuna harcanmayacak ve bahsi geçen tehlikeler olmayacaktı. Peki; nükleer atık geri dönüştürülebilir veya nötralize edilebilir mi ve eğer öyleyse, neden Dünya’daki her nükleer ulus için işletim prosedürü bu değildir? Bu yazıda nükleer atıkların neden tekrar kullanılamayacağına dair bilgiler bulunmaktadır.

Nükleer Atık Nedir?

Nükleer atık, Çernobil’i çevreleyen binaların yapısal malzemesi veya belirli tıbbi ve araştırma görevlerinin yan ürünleri gibi radyasyonla kirlenmiş malzemeler de dâhil olmak üzere bir dizi faktörü tanımlamak için kullanılabilen geniş bir terimdir. Tıbbi ofislerde ve hastanelerde, radyoaktif atık simgesi olan bazı çöp kutularında genellikle uyarı işaretleri görmek mümkündür. Bu tür atıklar genellikle yakılabilmekte veya sıkıştırıla bilmekte ve daha sonra gömüle bilmektedir. Ayrıca nükleer yakıt enerji üretimi için ya da diğer nükleer teknolojilerin yoluyla reaktörde kullanıldıktan sonra oluşturulmaktadır. Çoğu kişi nükleer atıkları düşündüğünde, hasarlı bir varildeki bir çatlaktan sızan parlayan yeşil bir balçık havuzunu hayal etmektedir, ancak gerçek hayatın Hollywood kadar heyecan verici olmadığı unutulmamalıdır. Nükleer yakıt tipik olarak standart bir yakıt grubu biçimini almaktadır; uranyum (yakıt) peletleri ile doldurulmuş kapalı metal borulardır. Bu yakıt tükendiğinde, radyoaktif malzeme içeren kapalı metal borularda hala aynı formda ortaya çıkmaktadır.

Buna yüksek seviye atık denmektedir, çünkü çoğu zaman bir reaktörde güç üretmek için 3-5 yıl harcamasına rağmen, hala çok yüksek radyasyon konsantrasyonları içermektedir. Bu geri dönüştürülmemiş yüksek seviyeli atık, milyonlarca yıl olmasa da yüz binlerce yıl radyoaktif kalabildiği için, güvenli ve kalıcı bir depoda saklanmalıdır. Bu yüksek seviyeli nükleer atığa ek olarak, bu tür enerji santralleri tarafından üretilen düşük seviyeli nükleer atık yan ürünleri de bulunmaktadır ve bunun güvenli bir şekilde ele alınması, taşınması ve depolanması gerekmektedir. Bu düşük seviyeli atığın yarı ömrü çok daha düşüktür ve birkaç on yıl içinde tamamen nötralize edilebilmektedir. Çoğu reaktör nükleer yakıttan potansiyel enerjinin sadece küçük bir yüzdesini, nükleer atık olarak kabul edilmeden önce maksimum verimli bir yakıtla değiştirmeden önce çıkarmaktadır. Uranyum ve diğer radyoaktif elementlerin gezegendeki sınırlı kaynaklar olduğu ve geri dönüştürülemeyen nükleer atıkların gelecek nesillere örneğin, bertaraf sahalarındaki veya nakliye, sızıntı, sismik faaliyet, hırsızlık ve terörizm neden olduğu uzun vadeli tehlikeler göz önüne alındığında vb. varsa, atıkların bir şekilde geri dönüştürülmesini veya yeniden kullanılmasını sağlamak çok yararlı olacaktır.

Nükleer Atıklar Geri Dönüştürülebilir mi?

Nükleer atıklar geri dönüştürülebilmektedir. Aslında, Fransa ve Japonya gibi büyük nükleer ülkeler nükleer atıklarını düzenli olarak geri dönüştürerek kaynaklarından en iyi şekilde yararlanmalarını sağlamaktadırlar. Bu aynı zamanda binlerce yıl boyunca depolanması gereken potansiyel olarak toksik atık hacmini de en aza indirmektedir. Nükleer atıkların nasıl geri dönüştürüldüğünün ayrıntılarına girmeden önce nükleer yakıtın nasıl harcandığına hızlı bir göz atalım; daha spesifik olarak, nükleer maddede meydana gelen dönüşüme bakalım. Dünya gücünün yaklaşık % 11’i nükleer santrallerden gelmektedir ve her yıl daha fazlası inşa edilmektedir. Tüm nükleer reaktörler nükleer fisyon kullanmaktadır, uranyum güç üretmek ve bu işlem için kullanılan en yaygın radyoaktif elementtir.

Yer kabuğunda bulunan doğal uranyum, U-238, U-235 ve U-234 dâhil olmak üzere, izotop olarak bilinen biraz farklı formların bir karışımıdır. Bu izotoplar çekirdeğin içinde bulunan nötron sayısında farklılık göstermektedir. U-235, özellikle fisil olan Dünya’da doğal olarak oluşan tek malzeme olduğu için özellikle özel bir izotoptur, yani büyük miktarlarda enerjiyi serbest bırakmak için kolayca ayrılabilmektedir. Doğal uranyum çıkarıldığında, tipik olarak zenginleştirilir, bu da U-235 konsantrasyonunu uranyum bileşiminin yaklaşık % 0,7’sinden % 3-5’e yükseltmektedir. Düşük zenginleştirilmiş uranyum % 1-5 U-235, yüksek zenginleştirilmiş uranyum % 20’ye kadar ve silah sınıfı uranyum % 90 U-235’e kadar yükselmektedir!

Zenginleştirilmiş uranyum nükleer reaktöre konulduğunda, kontrollü bir zincirleme reaksiyon başlatılmaktadır. Bir nötronun uranyum çekirdeğine parçalandığını ve bölünmesine neden olduğunu ve bu da daha fazla nötronu dışarı attığını bir düşünün. Bu dağınık nötronlar diğer atom çekirdeklerini ayırmaya devam etmektedirler ve böylece zincir reaksiyonuna neden olmaktadırlar. Bir atom her bölündüğünde, türbinleri hareket ettiren ve böylece enerji üreten buhar yaratmak için kullanılan büyük miktarda enerji ve ısı yaymaktadır! Günümüzde, U-235 tükendiğinde, nükleer yakıtta hala büyük miktarda U-238 bulunmaktadır, ancak diğer izotoplarına kıyasla zayıf radyoaktiftir. Geçmişte, bu yakıt şimdi nükleer atık olarak görülmüştür ve ele alınması gerekmektedir. Ancak U-238 çok verimli bir izotoptur, yani nötronları çekirdeğine karşılar, bu noktada U-239 olmaktadır (92 proton, 147 nötron). Bununla birlikte, radyoaktif izotoplarda beta bozunması sayesinde, ekstra nötron bir protona ve bir elektrona bölünerek Neptunium-239 (93 proton, 146 nötron) olmaktadır. İki gün içinde, bir plütonyum izotopu (94 proton ve 145 nötron) ile sonuçlanan Pu-239 ile sonuçlanan başka bir beta bozunması meydana gelmektedir.

Pu-239, doğal olarak oluşan bir tane olmasa da başka bir bölünebilir izotoptur. Bu plütonyum-239, U-235’e benzer şekilde davranmaktadır ve diğer atıklarla, yani fisyon ürünleriyle atılmak yerine, enerji santralinin enerji üretim sürecine geri döndürülebilmektedir. Bir yakıt çevrimi, nükleer yakıtın bir nükleer reaktörden geçerken izlediği yoldur. Bir kereye mahsus yakıt döngüsü, bir kez kullanılan nükleer yakıttan (uranyum) oluşmaktadır ve daha sonra harcanan uranyumun tamamı (büyük miktarda U-238, plütonyum ve fisyon ürünleri dâhil) atık olarak depolanmaktadır. İçinde kapalı yakıt çevrimi, bir geri kazanım tesisi kullanılabilir uranyum ve plütonyum ürünleri fizyon ürünleri ayırmaktadır. Çeşitli şekillerde kullanılabilir yakıt yeniden zenginleştirilir (uranyum durumunda) ve daha fazla enerji üretimi için nükleer reaktöre geri konmaktadır. Sadece fisyon ürünleri orta vadeli depolamaya atık olarak gönderilmektedir.

Son olarak, bir yetiştirici yakıt döngüsünde, bu hızlı reaktörlerin içinde uçan ekstra nötronlar bulunmaktadır ve uranyum yakıt kaynaklarından en fazla enerjiyi elde edilebilmektedir. Damızlık reaktör, gerçekte kullanabileceğinden daha fazla parçalanabilir ürünler üretebilmektedir, bu daha sonra bir geri dönüşüm tesisine gönderile bilmekte ve daha sonra maksimum kaynak verimliliği için normal reaktörlerde kullanılabilmektedir. Damızlık reaktörlerin maliyeti ve altyapısı yüksektir, bu alandaki uzmanlık ve deneyim düşüktür, ancak en az miktarda nükleer atık oluşturmakta ve meşru bir şekilde nükleer enerjinin sürdürülebilir bir şekli olarak kabul edilebilmektedir.