prof.dr.rer.nat. d. ali ercanahmetsaltik.net/arsiv/2016/05/toryum_3mayis2016.pdf ·...

Prof.Dr.rer.nat. D. Ali ERCAN

6 Ocak 2003 günü Eskişehir Osman Gazi Üniversitesinde verilen

konferansın yansılarından yararlanılmıştır..

ANKARA, 03 Mart 2016ADD Çankaya Şubesi

1

TORYUM YATAKLARI

AE2003

2

~10km2

3

TORYUM YATAKLARI *

* MTA Teknik Raporları (H. Kaplan)

DOZ HIZI ~ 200 µR/h

MADEN BÖLGESİNDEKİ GAMA RADYASYONU

C (ThO2) % 0,2

5

T O R Y U M

Atom numarası : 90Atom ağırlığı : 232,0381 g/molYoğunluğu : 11,72 g/cm3

Gümüş beyaz renkli katı metalErime sıcaklığı : 1750° C

Toryum 1828 yılında İşveçli kimyager Jöns Jacob Berzeliustarafından keşfedilmiştir. Toryum nükleer güç kaynağıdır. Katalizatör olarak kullanılır..

Toryum oksit (ThO2) kaynama noktası : 3300°CBilinen minerali : monazit (Sm,Gd,Ce,Th) PO4

(Ce, La, Nd, Th, Y) PO4

Dünyada ortalama fiyatı : 80-100 $/kg…monazit

6

MONAZIT- (Ce,La,Nd,Th)PO4

7

8

** TÜRKİYE 380 %5-%15

TOPLAM 2500 – 7500

D Ü N Y A Th02 R E Z E R V L E R İ (kTON)

BREZİLYA 600

AVUSTRALYA 300

HİNDİSTAN 300

NORVEÇ 150

ABD 150

KANADA 70

........ .....

“Bastnasit-Barit-Florit Kompleks Cevher Yatağı” Nihai Etüt Raporu, Kaplan H., 1997

AE2003

9

10

~7 milyon ton ?!

ThO2 Maden Değeri 4 - 5 Milyar $

Th metal değeri 30 Milyar $

11

KAZANÇ FAKTÖRÜ MALİYET

C1 (1 + x )n1 = 1 M1 = S + P1

C2 (1 + x )n2 = 1 M2 = S + P1

300 BİN TON TORYUMU ~ %100 SAFLIKTA AYRIŞTIRMAK

BEDELİ ~ 67 MİLYAR $...

DEMEK Kİ MADEN OLARAK “feasible” DEĞİL....FAKAT…

CEVHERDEN TORYUM KAZANIMI

C1 = 0,04C2 = 0,002S 20 $P1 80 $

P 175 $

log C2

log C1

12

13

ATOM ÇEKİRDEKLER CETVELİHIZLI ÜRETKEN (FAST BREEDER) REAKTÖRLERDEKİ REAKSİYON SÜREÇLERİ

Pu 235

25 m

236

2,9 a

237

45 d

238

88 a

239

2,4.104 a

240

6,6.103 a

241

14 a

Np234

4,4 d

235

396 d

236

1,2.103 a

237

2,1.106 a

238

2,1 d

239

2,4 d

240

62 m

U233

1,6.105 a

234

0,005

2,5.105 a

235

0,720

7,0.108 a

236

2,3.107 a

237

6,8 d

238

99,275

4,5.109 a

239

23,5 m

Pa232

1,3 d

233

27 d

234

6,7 h

235

24 m

236

9,1 m

237

8,7 m

238

2,3 m

Th231

26 h

232

100

1,4.1010 a

233

22 m

234

24 d

235

7,2 m

236

38 m

141 142 143 144 145 146 147

N Ö T R O N S A Y I S I

Toryum - 13AE2003

P

R

O

T

O

N

S

A

Y

I

S

I

14

Çevrim başına reaktördeki toryum

kütlesinin % 1,1974 ü U-233 e dönüşüyor..

15

Th-232 / U – 233 KULUÇKA SİSTEMİ

U

233

X

Y

Th

232

U

233

U

233

Th-232 + n Th-233 Pa-233 U-233, sf- -

22 m 27 d 160 000 y

n

CF>1

16

17

N Ü K L E E R R E A K T Ö R

KONTROL Ç.

T Ü R B İ N L E RGENERATÖR

URANYUM YAKIT

SOĞUTMA SİSTEMİPOMPA

NaK SOĞUTMALI YÜKSEK SICAKLIK HIZLI ÜRETKEN REAKTÖR (HTFBR)

18

U-233

Th-232

19

20

TOKAMAK 840 m3 torus şeklindeki boşlukta süper iletken magnetlerle meydana getirilmiş yüksek magnetikalanda D-T çekirdekleri kontrollü tepkileşimlerleHe çekirdeğine dönüşür..

D + T -> He + n + 17,6 MeV

ısı 100 milyon derece

500 MW

• 1967’DEN BERİ ALMANYA VE AMERİKADA BÜTÜN AYRINTILARI İLE

DENENMİŞ YAKIT TEKNOLOJİLERİNDEN BİLİNDİĞİ KADARIYLA, Th - U

ÇEVRİMLİ NÜKLEER REAKTÖRLERDE % 5’LERE VARAN DÖNÜŞÜM

ELDE ETMEK OLANAKLIDIR. DOLAYISIYLA ÇEVRİM BAŞINA EN AZ

% 1,2 ORANINDA Th232 U233 DÖNÜŞÜMÜ SAĞLANABİLİR.

•1970’LERDEN BERİ YAPILAN BİR DİZİ ARAŞTIRMANIN SONUCUNDA,

384 BİN TON ThO2 VARLIĞI (KANITLANMIŞTIR). BU GÖRÜNÜR REZERV

% 90 ORANINDA ÇIKARILABİLDİĞİNDE YAKLAŞIK 300 BİN TON Th232

METAL İLE EŞANLAMLIDIR.

21

Reaktör

% 1,8 Hazırlama

Kayıpları

% 1,8 İşleme Kayıpları

% 1, 2

Yanma

Kayıpları

( 0,97 – x ) kg

Th232 + U233

( 0,03 + x ) kg Th232

1 kg Th232 + U233

0,988 kg Th232 + U233

x kg U233 Fazlalık Yan ürünler 0,03 kgYeniden işleme

Fabrikasyon

Th Kullanım Oranı :

1,2

4,8= % 25

Yanma Kayıpları

Toplam Kayıplar=

22

• % 2 Th232 U233 DÖNÜŞÜMÜYLE YAKITLARIN 0,25 ORANINDA

KULLANILDIĞI VE TERMİK ELEKTİRİK VERİMİNİN DE 0,4 OLDUĞU

VARSAYILIRSA, TORYUM YATAKLARIMIZIN ENAZ (MİNUMUM)

ELEKTİRİK ENERJİ EŞDEĞERİ DÜNYADAKİ TÜM FOSİL YAKITLARIN

BEŞTE BİRİ KADARDIR..!! 6 x 1014 kWh

232 (g/mol) x 3,6 106 (J/KWh)

31011 (g) 0,25 61023 (1/mol) 180 (MeV/fisyon) 1,6 10-13 (J/MeV) x 0,4

^6 x 1014 kWeh x 0,1 $/kWeh 60 TRİLYON $

E =

23

• BU ENERJİYİ KULLANMAK İÇİN GEREKLİ MADENCİLİK, KİMYASAL

TEKNOLOJİLER, YAKIT TEKNOLOJİLERİ, ÇEVRE ve GÜVENLİK

TEKNOLOJİLERİ, ARAŞTIRMA - GELİŞTİRME FAALİYETLERİ, YÜKSEK

SICAKLIK NÜKLEER SANTRALLARININ KURULUŞ GİDERLERİ , TOPLAM

BAŞLANGIÇ YATIRIMLARI 250 - 300 MİLYAR $ DÜZEYİNDEDİR.

• TORYUM MADENLERİMİZ, KİŞİ BAŞINA TORYUM KAYNAKLI ELEKTİRİK

ÜRETİMİNİN 5000 kWh/yıl OLABİLECEĞİ 100 MİLYON NÜFUSLU BİR

TÜRKİYE’NİN ENERJİ GEREKSİNİMİNİ 1200 YI L KARŞILAYABİLECEK

DURUMDADIR!!

24

2050’LERDE 100 MİLYON NÜFUSLU BİR TÜRKİYE’NİN YILLIK ENERJİ

ÜRETİMİ ADAM BAŞI 5000 kWh/YIL VARSAYIMIYLA, 500 MİLYAR

KİLOVATSAAT OLACAKTIR ( 50 MİLYAR DOLAR!). BU ENERJİYİ ÜRETMEK

İÇİN HER BİRİ 2000 MWe GÜCÜNDE 36 ADET YÜKSEK SICAKLIK ÜRETKEN

REAKTÖRE GEREK VARDIR.. ORTALAMA TİCARİ ÖMÜRLERİ 18-20 YIL

OLAN BU REAKTÖRLERDEN BAŞLANGIÇ AŞAMASINDA HER YIL 4 ADET

KURULSA (25-30 MİLYAR DOLAR) 10. YILDAN BAŞLAYARAK DÜZENLİ

OLARAK 36 REAKTÖRLE ENERJİ ÜRETİMİ DEVAM EDER..

100 BİN KİŞİNİN İSTİHDAM EDİLECEĞİ BU DEV SİSTEMDE AYRICA

REAKTÖRLERİN KURULUMUNDAN ÖNCE BİTİRİLMİŞ OLMASI GEREKEN

TEKNİK ALTYAPI (MADEN ARITIMI, Y AKIT FABRİKASYONU ve YENİDEN İŞLEME

TESİSLERİ, ATIK DEPOLAMA TESİSLERİ vs.) İÇİN 10 YIL SÜREYLE YILLIK

25-30 MİLYAR DOLAR YATIRIM GEREKİR.

SİSTEM 25. YILDAN SONRA KÂRLIDIR.

25

• T O R Y U M Y A K I T I D İ K K A T E A L I N D I Ğ I N D A,

T Ü R K İ Y E E N E R J İ V A R L I Ğ I N I

2 0 K A T I N A Y Ü K S E L M E K T E D İ R.

• E N E R J İ N İ N S A N A Y İ Ü R E T İ M İ N D E K İ G İ R D İ

O R A N I ~ 1 / 10 V E S A N A Y İ N İ N G S M H’ D A K İ

P A Y I ~ 1 / 2 A L I N D I Ğ I N D A, E N E R J İ N İ N

~ 2 0 K A T A R T I Ş I G S M H’ N I N E N A Z 4 K A T

A R T I Ş I N I S A Ğ L A Y A C A K T I R.

26

• DÜNYA NÜFUSUNUN %1’İNDEN ÇOĞUNU OLUŞTURMASINA KARŞIN,

TOPRAKLARI % 0,6 ve YENİLENMEYEN ENERJİ KAYNAKLARI % 0,2 ORANINDA

(LİNYİT %1,4 KÖMÜRÜ % 0,1 PETROL % 0,02 DOĞAL GAZ < % 0,01 ve URANYUM % 0,25) olan

TÜRKİYE, HIZLA ARTAN NÜFUSUYLA 21. YÜZ YILDA EKONOMİK ve SOSYAL

SORUNLARI ÇÖZÜMSÜZLÜĞE DOĞRU GİDEN İLK 20 ÜLKEDEN BİRİ OLMAK

DURUMUYLA KARŞI KARŞIYADIR.

ENERJİ SIKINTISI YAŞAMADAN ÜRETEBİLEN BİR ÜLKE OLMAK İÇİN TEK

ŞANSI, TORYUM TEKNOLOJİSİNE DAYALI ENERJİ ÜRETİMİNE GEÇİŞTİR. æ

27

•PROJENİN İVEDİLİKLE YAŞAMA GEÇİRİLMESİNİ SAĞLAMAK ÜZERE

T Ü B İ T A K, E T İ B A N K, M T A, Ü N İ V E R S İ T E L E R, E N E R J İ ve

T A B İ İ K A Y N A K L A R B A K A N L I Ğ I, TÜRKİYE ATOM ENERJİSİ KURUMU

(TAEK) ve G E N E L K U R M A Y B A Ş K A N L I Ğ I N I N KATILIMLARIYLA

BİR PLANLAMA DÜZLEMİNİN OLUŞTURULMASI ÖNEM ARZ ETMEKTEDİR.

prof.dr.rer.nat. D. ALİ ERCAN

SAVUNMA SANAYİ MÜSTEŞARI

6.ocak.2003 Osmangazi Üniversitesi, ESKİŞEHİR

28

29