Uranyum, simgesi “U” olan, yüksek radyoaktif bir kimyasal elementtir. Uranyum, temel nükleer yakıt hammaddesidir. Günümüzde nükleer güç santrallerinde yakıt olarak kullanılmaktadır. Doğal uranyumlu yakıt ağır su ile soğutulan reaktörlerde kullanılmaktadır. Hafif su ile soğutulan reaktörlerde ise zenginleştirilmiş uranyum yakıtı kullanılmaktadır.
Zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki Uranyum-235 (kimyasal sembol 235U) oranı belirli yöntemlerle doğal seviyelerin üzerine çıkartılmış uranyum karışımıdır. Doğada bulunan toplam uranyum elementinin yaklaşık %99’u Uranyum-238 (kimyasal sembol 238U) izotopundan oluşur. Zincirleme fisyon gerçekleştirme kabiliyeti bulunan tek uranyum izotopu olan Uranyum-235‘in tüm uranyum rezervleri içerisindeki payı yalnızca %0.72‘dir. Bu yüzden nükleer yakıt amaçlı olarak kullanılabilmesi için 235U izotopunun uranyum karışımı içerisindeki oranı arttırılmalıdır. Zenginleştirilmiş uranyum, hem sivil amaçla elektrik üretimi için kullanılan reaktörler hem de askeri amaçlı nükleer silahlar ve harp başlıkları için kullanılan, kilit önemi olan bir yakıttır.
Uranyum doğada hiçbir zaman serbest olarak bulunmaz. Çeşitli elementlerle birleşerek uranyum minerallerini meydana getirir. Uranyum ilk kez 1789 yılında Martin Heinrich Klaaproth tarafından keşfedilmiş ve 1841 yılında Eugene-Melchior Peligot tarafından izole edilmiştir. Uranyum ilk zamanda radyoaktivite ile ilgili fazla bilgi sahibi olunmadığından diğer elementler gibi zannedilse de, 1896 yılında bilim tarihinin önemli isimlerinden olan Dimitri Mendeleyev’in çalışmalarıyla radyoaktif bir element olduğu ispatlanmıştır.
Yüksek yoğunluğa sahip olan Uranyum, çelikten daha yumuşak, kurşundan ise %65 daha yoğundur. Kolayca yükseltgenir ve ısıtıldığında yanar. Klor,kükürt ve azotla az ya da çok kolay bileşir; karbonla uranyum karbürü (UC2), uranyum karbür de suyla bozunarak hidrojen ve hidrokarbonları verir. Uranyum metali, hidroklorik asit ve sülfürik asit içinde kolayca çözünerek dört değerli uranyum tuzlarını oluşturur; nitrik asit içinde dinginleşir.
Yerkabuğunda yüzlerce uranyum minerali vardır; ancak bunların büyük çoğunluğu ekonomik boyutta uranyum içermezler. İşletilebilir miktarda uranyum içerenler; uraninit, autinit, tobernit, koffinittir.
Dünya uranyum kaynakları çeşitli üretim maliyetlerine göre, görünür ve muhtemel olarak sınıflandırılırlar. Günümüzde genellikle 80 dolar/kg’a mal edilen görünür rezervlerden uranyum üretilmektedir. Dünyada bu şekilde hesaplanan 2,60 milyon ton görünür uranyum rezervi vardır.
Türkiye’de uranyum aramalarına 1990 yılı sonuna kadar devam edilmiş ve 5 yatakta toplam 9.129 ton görünür uranyum rezervi ortaya konulmuştur. Bu 5 yatağın ortalama tenör ve rezervleri, aranıp bulundukları yıllarda, dünyaca kabul edilen ekonomik sınırlarda olmalarına rağmen, bugün için, bu değerler söz konusu sınırların oldukça altında kalmıştır. Bunun nedeni, son yıllarda nükleer santral planlamalarındaki önemli değişmeler ve özellikle Kanada ve Avustralya’da yüksek tenörlü, üretim maliyetleri çok düşük uranyum yataklarının bulunmasıdır.
Türkiye’de, geçmiş yıllarda Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü tarafından yapılan çalışmalar sonucunda, Eskişehir- Sivrihisar-Kızılcaören yöresindeki nadir toprak elementleri ve toryum kompleks cevher yatağında, ortalama tenörü %0,2 ThO2 olan 380.000 ton görünür rezerv tespit edilmiştir. Ancak, söz konusu sahadaki toryumun zenginleştirilmesiyle ilgili teknolojik sorunlar henüz tam olarak çözülememiştir.
Uranyum, uluslararası piyasalarda nükleer enerji hammaddesi olarak, sarı pasta halinde işlem görür. Sarı pastanın zenginleştirme faaliyetlerinde kullanılabilmesi için “HEX” adıyla da bilinen “Uranyum Heksaflorüre” (UF6) dönüştürülmesi gerekmektedir. Ürün standardı olarak sarı pastanın en az %60U içermesi istenmekte ve arıtılmış bir uranyum bileşiğinde (UO2, UF6 gibi) diğer elementlerin toplamının 1 gram uranyum için 300 ppm‘den fazla olmaması gerekmektedir. Bu dönüştürme işlemini gerçekleştirmek amacıyla dönüştürme tesisleri geliştirilmiştir. Dönüştürme tesislerinde sarı pasta içinde bulunan kimyasal katkılar temizlenmekte ve bir dizi işlem sonucunda UF6 üretilmektedir. Dünyada ticari dönüştürme tesisleri işleten beş ülke bulunmaktadır. Bu ülkeler ABD, Kanada, Fransa, İngiltere ve Rusya‘dır.
Uranyumun diğer madenler gibi kolayca alınıp satılamaması, nakliyesinin çok sıkı kurallara, ülkeler arasındaki bazı anlaşmalara ve uluslararası denetime bağlı olması nedeniyle, nükleer santral kuran veya kurmayı planlayan ülkeler, kendi uranyum kaynaklarını bularak değerlendirmeyi amaçlamaktadırlar.
Uranyum cevheri doğada bulunuş şeklinden nükleer reaktörde kullanılacak yakıt haline getirilinceye kadar birçok evreden geçer. Bunlar sırasıyla:
1- Cevher Arama
2- Cevher Yatağının İşletilmesi, Cevher Çıkarma
3- Sarı Pasta Üretimi
4- Sarı Pasta Arıtma (ADU yapımı)
5- Kalsinasyon ve UO2’ye İndirgeme
6- UO2’nin UF4’e Dönüştürülmesi
7- UF4’den UF6 Yapımı
Kaynak:
- https://www.enerji.gov.tr/
- http://www.mta.gov.tr/
- http://www.taek.gov.tr/
- http://www.hurriyet.com.tr/
- https://www.aksam.com.tr/
- http://www.nukleer.web.tr/
