İnceburun (Sinop) ve Akkuyu (Mersin) Çevresinde Topoğrafya ve Sınır Tabakası İkliminin Olası Radyolojik Kirliliğe Etkisi

Abstract

ÖZ Ülkelerin gelişiminde enerji ihtiyacının karşılanması gelişimi tetikleyici bir unsurdur. Bunu başaramayan ya da dışa bağımlı olarak enerji ihtiyacını karşılayan ülkeler gelişimde beklenilen atağı yapmakta zorlanırlar. Bu durum Türkiye’de de gözlemlenmektedir. Nükleer enerji Türkiye’de 1980’lerden beri dillendirilen ancak yeni yeni uygulamaya geçilen bir sektördür. Dünya’da yaşanan çeşitli kazalar sebebiyle insanların nükleer enerjiye bakışı olumsuzdur. Ancak şu bilinmelidir ki; gerekli önlemler alındığında nükleer kirliliğin karbon salınımına ya da küresel ısınmaya etkisi fosil yakıt kullanan enerji sektörlerinden daha azdır. Ayrıca Türkiye’ye yakın coğrafyalarda bulunan nükleer santrallerde (örneğin Ermenistan) olası bir kaza Türkiye’yi fazlasıyla etkileyecektir. Nitekim bu Ukrayna’da yaşanan Çernobil kazasında gözlemlenmiştir. Araştırma, alan olarak İnceburun (Sinop) ve Akkuyu (Mersin) çevresini; konu olarak ise radyolojik kirliliğin atmosferdeki dağılımını kapsamaktadır. Araştırmada nükleer güç santrallerinden atmosfere yayılacak olan kirleticilerin olası dağılımına ışık tutmak amaçlanmaktadır. Türkiye’de radyolojik kirlilik konusunda yapılan akademik çalışmaların daha çok kaza senaryoları üzerine oluşu, normal dağılımı açıklayan bir çalışmanın bulunmayışı, yapılan çalışmaların sadece tek nükleer güç santralini kapsaması araştırmanın önemini artırmaktadır. Araştırmada haritalandırma için ArcGIS 10.4 programı, topoğrafya ve sınır tabakasının atmosferik sirkülasyona etkisinin gösterilmesi için ANSYS Fluent programı kullanılmıştır. Analizler için arazi yapısı Google Earth programından alınmış, atmosfer kararlılık kriterlerinin tespitinde ve yeni kararlılık yaklaşımında Pasquill-Gifford kararlılık kriterleri kullanılmıştır. Belirtilen gerçeklerden yola çıkılarak çalışma alanı, nükleer güç santrallerinin inşa edileceği İnceburun ve Akkuyu olarak belirlenmiştir. Çalışma alanının iklim ve yerşekli özellikleri radyolojik kirliliğin dağılımında yönlendirici unsur olacaktır. Bu bakımdan her iki sahaya ait iklim elemanları ve yerşekli özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Özellikle rüzgar ve sıcaklık şartları dağılımda belirleyici unsurlardır. Çünkü İnceburun’da yükselti deniz seviyesine çok yakın (ortalama 5 m), Akkuyu’da ise yakın çevre yüksekliği en fazla 200-300 m arasındadır. En yüksek nokta olan Kızılın Tepesi 270m yüksekliktedir. Yerşekillerinin kirleticilerin dağılımına etkisi güç santrallerinden uzaklaşıldığında artmaktadır. Ayrıca Türkiye’de ortalama yükseltisi yaklaşık 1500-2000 m olan sınır tabakası ve atmosfer kararlılık şartları da dikkate alınarak ANSYS Fluent programı ile topoğrafya ve sınır tabakasının atmosferik sirkülasyona etkisinin analizi yapılmış, İnceburun çevresinde kirliliğin hareket yönünün ağırlıklı olarak KB-GD, Akkuyu çevresinde ise GB-KD olacağı sonucuna varılmıştır. Her iki çalışma sahası için rüzgar akışından kaynaklı basınç değerleri, türbülans akımlarının yüzeydeki kinetik enerji miktarları, eddy viskozite dağılımları hesaplanmıştır. Yapılan mevsimlik analizlerde de dağılım yönünün yıllık ortalama ile aynı olduğu görülmüştür. Sahalarda artan rüzgar hızına bağlı olarak hesaplama değerlerinin en yüksek olduğu mevsim kıştır. Atmosfer kararlılık kriterlerinden bir çoğu incelenerek bu kriterlerin yüksek atmosferdeki değerleri kullandığı sonucuna ulaşılmıştır. Bu nedenle yeryüzüne en yakın alanda ölçümler yapan ve bir çok parametreyi içerisinde barındıran Pasquill kriterlerinin sahaların atmosfer kararlılığının belirlenmesinde daha uygun olduğu saptanmıştır. İnceburun sahası için rüzgar, Akkuyu için rüzgar ve sıcaklık parametreleri kararlılığın tespitinde uygun iklim elemanları olarak belirlenmiştir. Yıllık ortalama veriler ışığında Sinop gündüz koşullarında C kategorisinde (Az kararsız), gece koşullarında D (Nötr); Akkuyu ise gündüz koşullarında A-B kategorisinde (Çok-orta derecede kararsız), gece koşullarında ise F kategorisinde (Çok kararlı) yer almaktadır. Topografyada engebe arttıkça sınır tabakası yükseltisinin hesaplanması zorlaşmaktadır. Çünkü engebe türbülansif akımları ve özellikle kış mevsiminde inversiyon oluşumunu desteklemektedir. Normal atmosfer şartlarında nükleer güç santrallerinin bulunduğu alanlarda sınır tabakası yüksekliği 1500-2000 m lere çıkmaktadır. Sınır tabakası yüksekliği kirleticilerin dağılacağı alanlara daha uzak iç kesimlerde mevsimsel şartlara göre inversiyon oluşumlu soğuk dönemlerde daha da alçalmaktadır. Kuvvetli rüzgarların egemen olduğu mevsimlerde engebeli arazinin rüzgarları yükseklere doğru zorlaması ve türbülansa sebep olması sonucunda sınır tabakası yükseltisi artmaktadır. Sıcak ve rüzgarlı hava şartları, yaz mevsimi ya da gündüz koşulları kirliliğin dağılımında olumlu etkiye sahipken, durgun ve soğuk hava şartları, inversiyon durumları kirliliği artırmaktadır.

ABSTRACT Meeting energy needs is a trigger factor in the development of countries. Countries that fail to achieve this or meet their energy needs depending on foreign sources find it difficult to make the expected attack in development. This situation is observed in Turkey. Nuclear power in Turkey since the 1980s but has voiced an industry transition to new practices. Due to various accidents in the world, people's view of nuclear energy is negative. However, it should be known that; When necessary precautions are taken, the impact of nuclear pollution on carbon emissions or global warming is less than energy sectors using fossil fuels. Also located in the region close to Turkey in nuclear power plants (eg Armenia) will affect more than a possible accident Turkey. As a matter of fact, this was observed in the Chernobyl accident in Ukraine. The research was carried out around İnceburun (Sinop) and Akkuyu (Mersin); The subject covers the distribution of radiological pollution in the atmosphere. The aim of the study is to shed light on the possible distribution of pollutants that will be emitted from nuclear power plants into the atmosphere. more accidents occur on the scenario of academic study on radiological pollution in Turkey, explaining the lack of a normal distribution of work, just cover the the only nuclear power plant increases the importance of the work of the research. In the research, ArcGIS 10.4 program was used for mapping, and ANSYS Fluent program was used to show the effect of topography and boundary layer on atmospheric circulation. For the analysis, the land structure was taken from the Google Earth program, and Pasquill-Gifford stability criteria were used in the determination of atmospheric stability criteria and the new stability approach.Based on the stated facts, the study area has been determined as Inceburun and Akkuyu, where nuclear power plants will be built. The climate and landform characteristics of the study area will be a guiding factor in the distribution of radiological pollution. In this respect, the climatic elements and landform characteristics of both sites were examined in detail. Especially wind and temperature conditions are determining factors in the distribution. Because in Inceburun the altitude is very close to the sea level (on average 5 m), and in Akkuyu the altitude in the vicinity is at most 200-300 m. The highest point, Kızılın Tepesi, is 270 meters high. The effect of landforms on the distribution of pollutants increases with distance from power plants. Also it made to analyze the effect of the average height of about 1500-2000 m in the boundary layer and taking into account the atmospheric stability conditions ANSYS FLUENT program atmospheric circulation with topography and boundary layer in Turkey Inceburun mainly NW-SE direction of movement around the pollution in the surrounding Akkuyu GB - It was concluded that it would be the KD. Pressure values originating from wind flow, kinetic energy amounts of turbulent flows on the surface, eddy viscosity distributions were calculated for both study areas. In seasonal analysis, it was seen that the distribution direction was the same as the annual average. Depending on the increasing wind speed in the fields, the season with the highest calculation values is winter.Many of the atmosphere stability criteria have been examined and it has been concluded that these criteria use values in high atmospheres. For this reason, it has been determined that the Pasquill criteria, which make measurements in the area closest to the earth and include many parameters, are more appropriate in determining the atmospheric stability of the fields. Wind for Inceburun field, wind and temperature parameters for Akkuyu have been determined as suitable climatic elements in determining the stability. In the light of the annual average data, Sinop is in category C (Less unstable) in daytime conditions and D (Neutral) in night conditions; Akkuyu is in category A-B (Very-moderately unstable) in daytime conditions and in category F (very stable) in night conditions. As the roughness increases in the topography, it becomes difficult to calculate the boundary layer elevation. Because roughness supports turbulent flows and especially inversion formation in winter. In areas where nuclear power plants are located under normal atmospheric conditions, the height of the boundary layer reaches 1500-2000 m. The height of the boundary layer decreases further in the inner parts farther from the areas where the pollutants will be dispersed, in cold periods with inversion formation according to seasonal conditions. In the seasons where strong winds are dominant, the boundary layer elevation increases as a result of the rough terrain forcing the winds towards higher and causing turbulence. While hot and windy weather conditions, summer or daytime conditions have a positive effect on the distribution of pollution, stagnant and cold weather conditions and inversion conditions increase the pollution.