Bugünkü sohbetimizde İsfahan’da UCF tesislerinde uranyum di oksit ve ZPP tesislerinde yakıt çubuğu üretimini anlatmaya devam edeceğiz.

Geçen bölümde en son İsfahan kentinde kısa bir tur attıktan sonra ZPP tesislerine geri döndük. Şimdi sohbetimize kaldığımız yerden devam ediyoruz.

Nükleer reaktörler için üretilen yakıtları koruyan yakıt kılıfları yüksek basınç ve sıcaklığa karşı dayanıklı olmaları gereken maddelerden imal edilmeleri gerekiyor. Bu yüzden bu kılıfların yapımında Zirconium metali kullanılır. Bu çubukların veya yakıt kılıflarının görünümü hepimizin her yerde gördüğü çubuklar gibidir. Ancak gerçekte bu çubukların imalatı için İsfahan’ın ZPP fabrikasında bir çok işlem uygulanır.

Yerküremizin kabuğunda en çok bulunan en eski unsurlarından biri, kimya biliminde Zr kısaltması ile bilinen zirconium metalidir. Bu metal ortamın değişken şartlarına karşı yüksek direnç özelliği sergilediğinden, çeşitli sanayi alanlarında başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Isıya karşı oldukça dayanıklı olan ve kimyasal maddelerle reaksiyona girmeyen bu metalin erime noktası 1855 derecedir. Öte yandan bu metal notrunu cezbetme bakımından çok zayıf olduğundan nükleer teknoloji alanlarının gözde maddesi olmuştur.

İsfahan’ın ZPP fabrikasında çalışan İranlı mühendis bu fabrikada işlenen sürecin ilk etabı olan klorizasyon birimi hakkında yaptığı açıklamada şöyle diyor: ZPP fabrikasında bizim ham maddemiz yani zirconiumun girdiği ilk ünite burasıdır ve bu madde burada bir fırına girer. Bu fırının içinde sıcaklık 2500 derece civarına kadar yükselir ve bizim ham maddemiz üç gün süren girdiği bir reaksiyonun sonucunda ZrC’ye yani karbon zirconiuma dönüşür. Daha sonra bu ürün katıklardan arındırılır ve özel filtrelerin içine girdikten sonnra büyük kaplarda korunur, öyle ki katığı olan ürün bile satış için bir ürün olarak kullanılır. Ancak katığı bu üründen arındırılır.

İranlı uzman şöyle devam ediyor:

Fırında işlem tamamlandıktan sonra sistem kapatılıyor ve 24 saat soğumaya bırakılıyor, zira erimenin gerçekleşmesi için fırının sıcaklığı 2500 dereceye kadar yükseltilmişti ve şimdi bu sıcaklığın düşürülmesi gerekiyor, böylece üretilen ürün içinden çıkarılabiliyor. Fırın iyice soğuduktan sonra ürün çekişle vurularak içinden çıkartılıyor ve burada bulunan kırıcı makineye aktarılıyor. Bu bölüme kırma bölümü adı veriliyor. Burada önceki bölümde elde edilen büyük parçalar iyice kırılıyor. Bu işlem bir kaç merhalede yapılarak kırılan parçalar çeşitli boyutlara göre sınıflandırılıyor.

İranlı uzman şöyle devam ediyor:

Burada birbirinden ayrılarak sınıflandırılan parçalar farklı ebatta oluyor. Burada yapılan işlem böylece hemen hemen tamamlanmış oluyor. Bir sonraki aşamada kalite kontrol birimi devreye girip üretilen ürün hakkında görüşünü açıklıyor. Bu birimin uzmanları üründen örnek alıp katıksız olup olmadığını ve ilk bölümde gereken arıtma işlemenin tam olarak yapılıp yapılmadığını ve zirconium yüzdesini ve bu madde ile reaksiyona girerek ZrC ürününün üretilmesine vesile olan maddenin yüzdesini hesaplıyor ve onayladığı takdirde üretilen ürün bir sonraki bölüm olan klorizasyon bölümüne gönderiliyor ve onaylamadığı takdirde burada kalıyor ve yeniden üzerinde çeşitli işlemler yapılarak en son klorizasyon bölümüne gönderilecek ürün elde edilene kadar bu işlem tekrar ediliyor.

Klorizasyon biriminde ZrC kimyasal formülü ile karborizasyondan kaynaklanan maddeler içine klor gazı enjekte edilen bir reaktörün içine yönlendiriliyor. Bu maddeler yaklaşık 600 derece sıcaklıkta klor gazı ile reaktöre giriyor ve karbonu geride kalıyor. Halisleştirme ünitesinde ise zirconium içeren beyaz pudra buharlaştırılıyor. Bu işlem sırasında bu pudrada var olan çeşitli katıkların her birili alüminyum, silis ve demir gibi taşıdıkları metallerle birlikte arındırılıyor ve sadece zirconiumla aynı fiziksel şartlara sahip olan hafnium geride kalıyor.

Karborizasyon ve klorizasyon vee halisleştirme birimlerinden sonra zirconium süngerini üretmenin en önemli merhalesi, hafniumu üretilen maddeden ayırma birimidir. Gerçekte ne zaman zirconium maddesi nükleer dereceye kavuştuğunda hafnium ondan ayrılıyor ve halis zirconium süngeri üretilmiş oluyor. Bu zirconium süngerinden ZPP fabrikasının ikinci kompleksinde çobuk, boru ve yaprak zirconium üretmek için yararlanılıyor.

ZPP’nin ikinci kompleksinde çalışan İranlı uzman şöyle diyor:

Zirconium süngerini nükleer derecede üretebilmek için hafnium unsurunu zirconium unsurundan ayırmalıyız ki bu da çok komplike bir işlemi gerektiriyor. Bu komplike operasyon bu birimde “Extraction Liquid” işlemi ile gerçekleştiriliyor. Bu ünite dört bölümden oluşuyor. Birinci bölüm mahlul hale getirme, ikinci bölüm çıkarma, üçüncü bölüm çökelti hale getirme ve son bölüm kalsionation bölümüdür. Çıkarma bölümünde önce gerekli mahlul ve işlem boyunca kullanılacak diğer mahluller hazırlanıyor ve belli bir tempo ile Liksestler kutularına, çıkarma işlemi yapıldığı bölüme gönderiliyor.

Bu işlemin devamında hafnium içeren madde mikron ölçeğine kadar parçalanıyor ve ardından nitrik asit ve iyonlardan arındırılmış suyun karşımını içeren tankerlerde çözülüyor. Bu yeni mahlulun katıklarının bir bölümü bir filtreden geçirildikten sonra alınıyor ve elde edilen kısmen duru mahlul bir sonraki bölüme gönderiliyor. Burada çözücü madde ile temasın ardından elde edilen mahlul çökelti bölümüne giriyor ve bu süreci izledikten sonra en son nükleer dereceli zirconium oksit üretmiş oluyoruz.

Burada bazı çözücüleri ve diğer maddeleri kullanarak hafniumu ayırarak zirconium elde edildikten sonra geriye kalan mahlule kloridrik asit ve amunyak gaze eklenir ve böylece zirconium hidroksit çökeltisi elde edilir.

Bu çökelti ise özel filtrelerden geçirildikten sonra nemli bir maddeye dönüşüyor ve ardından kurutmak üzere devasa yuvarlak bir fırına veriliyor. Bu bölümün nihai ürünü ise nükleer dereceye kavuşan zirconium oksitin beyaz pudra şeklindeki halidir.

Bu sürecinde devamında zirconium oksit yeniden klorizasyon işlemine tabi tutuluyor ve bir reaktörde manyezyum unsuru ile birlikte buharlaştırılıyor. Manyezyum kloru cezbediyor ve ardından damıtma sürecinde manyezyum da klordan ayrılıyor. Burada elde edilen saf zirkonium süngeri kırıldıktan sonra zirconium külçesine dönüştürülüyor. Bu külçeler daha sonra bazı aşamalardan geçirilerek yakıt çubuğu üretiminde kullanılıyor.

ZPP fabrikasının bu bölümünün sorumlusu uzmanı şöyle diyor:

Zirconium süngeri üretildiğinde bu bölüm, yani şekillendirme bölümü belli bileşim üretme işlemleri ile süngeri külçe zirconiuma dönüştürüyor. Buarada G4 ve ekstrojen merhalesinden sonra ilk ölçekte ürünümüz üretilmiş oluyor. Bu boru kesidi ısı ile birlikte uygulanan operasyonla bu bölüme geliyor. Bu bölümde ise reaktör için ihtiyaç duyduğumuz kılıfın ölçeği şekillenerek üretiliyor. Bu ürün soğuk vaziyette çalışan makinelerde bir dizi gidiş geliş süreçlerinde işlenerek nihai şeklinde kavuşuyor. Burada borular hazırlandığında nihai ısıtma bölümünde işlem görüyor ve en son finishing bölümüne gidiyor.

Gerçekte İsfahan nükleer tesislerinde nükleer yakıt çubuklarını üretme sürecinin İranlı uzmanlarca gerçekleşmesi ve bu uzmanların titizliği ve ürettikleri ürünlerin yüksek kalitesi gurur verici bir durumdur.

Her halükarda en son finishing bölümünde neler olup bittiğini İranlı uzmandan soruyoruz.

İranlı uzman şöyle anlatıyor:

Bu sürecin son bölümüne finishing diyoruz. Daha önceki bölümlerde üretilen borular tüm işlemleri tamamlandıktan sonra finishing bölümüne geliyor ve burada boruların üzerinde parlatma ve varsa eğriliğini düzeltme ve istenilen ölçülere göre kesme gibi işlemler gerçekleştiriliyor. Bu işlemler için gerekli olan tüm makineler ise finishing bölümünde bulunuyor ve artık nihai ürün kalite kontorl için hazır hale getiriliyor.

Finishing bölümünde işlemler tamamlandıktan sonra elde edilen ürün paketlenerek kalite kontrol bölümüne gönderiliyor ve burada onaylandıktan sonra nükleer yakıt yükleme bölümüne sevkediliyor.

Nükleer yakıt borularını üretme süreci de işin hassasiyeti ve nükleer reaktörün göbeğindeki teknolojilerin çok titizlik gerektirdiği için oldukça komplike bir süreçtir ve her aşamasında İranlı uzmanlar büyük bir titizlik ve zarafetle çalışır.