Nükleer Hidrojen Üretimi

Nükleer hidrojen üretimi, nükleer reaktörlerden sağlanan ısı ve/veya elektrik enerjisinin kullanılmasıyla suyun kimyasal bileşenleri olan hidrojen ve oksijene ayrıştırılması sürecine dayalı bir enerji dönüşüm yöntemidir. Bu yaklaşım, fosil yakıt kullanımını azaltmayı, enerji arz güvenliğini güçlendirmeyi ve düşük karbon yoğunluklu hidrojen üretimini desteklemeyi amaçlayan yenilikçi bir teknolojik çözümdür.

Hidrojen üretim yöntemleri, kullanılan enerji kaynağının türüne ve sürecin çevresel etkilerine göre sınıflandırılır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından (örneğin güneş, rüzgâr veya hidroelektrik) elde edilen hidrojene “yeşil hidrojen”, fosil yakıtların buhar reformasyonu gibi karbon salınımı içeren yöntemlerle üretilene ise “gri” veya “siyah hidrojen” denir. Nükleer enerji ile elde edilen hidrojen ise, üretim sürecinde doğrudan karbon salınımı gerçekleştirmediği için temiz hidrojen kategorisinde değerlendirilir ve genellikle “pembe hidrojen” veya “sarı hidrojen” olarak adlandırılır.

Bu üretim yöntemi, nükleer reaktörlerin yüksek sıcaklık ve kesintisiz enerji üretimi avantajlarını kullanarak hidrojen üretim süreçlerinin verimliliğini artırma potansiyeline sahiptir. Nükleer hidrojen üretimi üç temel yaklaşımla gerçekleştirilebilir: termokimyasal döngüler (örneğin kükürt–iyot [S–I] çevrimi), yüksek sıcaklıklı elektroliz (HTE) ve klasik elektroliz yöntemleri. Termokimyasal çevrimlerde reaktörün ürettiği ısı, kimyasal reaksiyonlar yoluyla suyun ayrıştırılmasında doğrudan kullanılırken; elektroliz tabanlı yöntemlerde nükleer enerjiden elde edilen elektrik, suyun moleküler düzeyde hidrojen ve oksijene ayrılmasını sağlar.

Nükleer hidrojen üretimi, enerji sektöründe karbonsuz hidrojen ekonomisinin inşasında stratejik bir rol üstlenmektedir. Sürekli ve yüksek yoğunlukta enerji sağlayabilen nükleer santraller, güneş veya rüzgâr gibi değişken üretim profiline sahip yenilenebilir kaynaklarla birlikte çalışarak istikrarlı hidrojen arzı sunar. Böylece ulaştırma, endüstri ve enerji depolama gibi karbon azaltımı hedefli sektörlerde sürdürülebilir ve güvenilir bir hidrojen tedarik zinciri oluşturulmasına katkıda bulunur.

Hidrojen Üretim Yöntemleri ve Nükleer Enerjinin Rolü

Nükleer santrallerin hidrojen üretiminde kullanımı, nükleer enerjinin yüksek sıcaklık ve kesintisiz güç üretimi avantajlarından yararlanarak karbonsuz hidrojen üretimi için önemli bir alternatif sunmaktadır. Bu süreç iki ana teknolojiye dayanır: elektroliz ve termokimyasal döngüler. Her iki yöntem de suyun kimyasal bileşenlerine ayrıştırılmasını hedefler, ancak kullanılan enerji biçimi —elektrik veya ısı— bakımından farklılık gösterir.

Elektroliz Yöntemi

Elektroliz, hidrojen üretiminde en yaygın ve teknolojik olarak olgunlaşmış yöntemlerden biridir. Bu yöntemde su (H₂O), elektrik akımı uygulanarak hidrojen (H₂) ve oksijen (O₂) gazlarına ayrıştırılır. Nükleer santraller, bu süreç için gerekli olan elektrik enerjisini kararlı, kesintisiz ve düşük karbon emisyonlu bir biçimde sağlayabildikleri için elektroliz teknolojileriyle doğal bir uyum içindedir. Elektroliz işlemleri sıcaklığa bağlı olarak iki temel biçimde uygulanır: düşük sıcaklıklı elektroliz ve yüksek sıcaklıklı buhar elektrolizi (HTSE).

Düşük Sıcaklıklı Elektroliz

Düşük sıcaklıklı elektroliz, 100°C’nin altındaki sıcaklıklarda gerçekleştirilen ve yalnızca elektrik enerjisi kullanan bir yöntemdir. Bu sistemlerde en yaygın teknoloji, Proton Değişim Membranlı (PEM) elektroliz olarak bilinir. PEM hücreleri, suyu protonlara ve oksijen iyonlarına ayrıştırmak için polimer membranlar kullanır. Bu teknoloji, nükleer santrallerin istikrarlı enerji üretimiyle entegre edilebilir ve özellikle küçük ölçekli, dağıtılmış hidrojen üretim tesisleri için uygundur.

ABD’deki Nine Mile Point Nükleer Santrali, bu entegrasyonun ticari bir örneğini temsil eder. Burada kullanılan 1.25 MW kapasiteli PEM elektrolizör sistemiyle günlük yaklaşık 560 kilogram hidrojen üretimi yapılmaktadır. Bu uygulama, nükleer santrallerin hem elektrik üretiminde hem de doğrudan hidrojen tedarikinde kullanılabileceğini göstermektedir.

Yüksek Sıcaklıklı Buhar Elektrolizi (HTSE veya HTSE/HTE)

Yüksek sıcaklıklı elektroliz, hem elektrik enerjisinden hem de nükleer reaktörün ürettiği yüksek sıcaklıklı ısıdan yararlanan daha verimli bir teknolojidir. Bu yöntemde su, sıvı yerine buhar fazında elektrolize edilir; böylece reaksiyon için gerekli enerji kısmen ısı biçiminde sağlanır ve elektrik tüketimi azalır. Süreç, katı oksit elektrolizör hücreleri (SOEC) aracılığıyla yürütülür ve tipik olarak 700–950°C sıcaklık aralığında gerçekleşir. Bu sıcaklıklar, özellikle Yüksek Sıcaklık Gaz Soğutmalı Reaktörler (HTGR) veya Küçük Modüler Reaktörler (SMR) tarafından sağlanabilir.

HTSE teknolojisinin en önemli avantajı, teorik olarak %85–90’a varan hidrojen üretim verimliliği sunabilmesidir. ABD merkezli NuScale Power, modüler nükleer reaktörlerini HTSE sistemleriyle entegre ederek yüksek verimlilikte hidrojen üretimi üzerine Ar-Ge çalışmaları yürütmektedir.

Termokimyasal Döngüler

Termokimyasal döngüler, elektrik enerjisi kullanılmaksızın yalnızca yüksek sıcaklıktaki ısı aracılığıyla suyun hidrojen ve oksijene ayrıştırılmasını sağlayan yöntemlerdir. Bu döngüler, birkaç ardışık kimyasal reaksiyon içerir ve sürecin sonunda kullanılan kimyasallar geri dönüştürülerek sistemin kapalı bir döngü içinde çalışması sağlanır. Bu teknolojiler, genellikle 800°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda verimli bir şekilde çalışabildiği için Yüksek Sıcaklık Gaz Soğutmalı Reaktörler (HTGR) gibi gelişmiş reaktör tipleriyle uyumludur.

Kükürt–İyot (S–I) Döngüsü

Kükürt–iyot (S–I) döngüsü, termokimyasal hidrojen üretimi için en çok araştırılan yöntemlerden biridir. Bu süreç, suyun kükürt ve iyot bileşikleri aracılığıyla kimyasal reaksiyonlara tabi tutulmasıyla gerçekleşir. Üç ana aşamadan oluşur:

• İyotlu asit üretimi (Bunsen reaksiyonu)
• Sülfürik asidin termal ayrışması
• Hidrojen iyodürün ayrışması
• Bu döngü yaklaşık 850–950°C sıcaklık gerektirir ve yalnızca ısı enerjisi kullanarak suyun ayrıştırılmasını mümkün kılar. Karbon salımı olmaksızın büyük ölçekli hidrojen üretimi sağlayabilmesi nedeniyle Japonya’daki HTTR (High-Temperature Engineering Test Reactor) projesinde bu teknolojinin uygulanması hedeflenmiştir.

Hibrit Kükürt (HyS) Döngüsü

Hibrit Kükürt (HyS) döngüsü, S–I sürecine benzer şekilde çalışır ancak kimyasal zincirine elektrik destekli bir adım eklenmiştir. Bu özellik, HyS sürecinin daha düşük sıcaklıklarda (yaklaşık 750°C civarında) çalışabilmesini sağlar. Döngü, kükürt dioksit ve suyun elektrokimyasal olarak sülfürik aside dönüştürülmesi ve sonrasında termal ayrışma ile hidrojen elde edilmesi esasına dayanır. HyS süreci, özellikle yüksek sıcaklık ve düşük karbon kombinasyonunu optimize etmek isteyen nükleer–hidrojen sistemleri için cazip bir seçenektir.

Nükleer hidrojen üretimi, hem elektroliz hem de termokimyasal döngüler aracılığıyla yüksek verimlilikte, kesintisiz ve karbonsuz hidrojen üretimi sağlayabilmektedir. Gelişmiş reaktör teknolojilerinin bu süreçlerle bütünleştirilmesi, gelecekte enerji arz güvenliğini güçlendirebilecek, sanayi ve ulaşım gibi hidrojen tüketiminin yoğun olduğu sektörlerde sürdürülebilir çözümler sunabilecektir.

Kullanılan Nükleer Reaktör Teknolojileri

Nükleer hidrojen üretimi, yüksek sıcaklık ve sürekli enerji gereksinimleri nedeniyle yalnızca belirli tipte reaktörlerin kullanımına uygundur. Bu nedenle, sürecin etkinliği ve ekonomik uygulanabilirliği büyük ölçüde reaktör teknolojisinin termal performansına bağlıdır. Geleneksel hafif sulu reaktörler (LWR), yaklaşık 300°C’lik çalışma sıcaklıklarıyla sınırlı olduklarından, genellikle düşük sıcaklıklı elektroliz uygulamalarıyla uyumludur. Buna karşın, gelişmiş reaktör tasarımları daha yüksek sıcaklıklarda çalışarak yüksek sıcaklıklı buhar elektrolizi (HTSE) ve termokimyasal döngüler için gerekli ısıyı sağlayabilir.

Bu bağlamda, Yüksek Sıcaklık Gaz Soğutmalı Reaktörler (HTGR), Küçük Modüler Reaktörler (SMR) ve ergimiş tuz reaktörleri (MSR) gibi yeni nesil reaktör teknolojileri, nükleer hidrojen üretimi için en uygun altyapıyı oluşturmaktadır.

Yüksek Sıcaklık Gaz Soğutmalı Reaktörler (HTGR)

HTGR’ler, gelişmiş reaktör teknolojileri arasında hidrojen üretimi için en uygun tasarımlardan biridir. Bu reaktörlerde, soğutucu olarak helyum gazı kullanılır. Helyum inert bir gaz olduğundan kimyasal olarak tepkimeye girmez ve reaktör çekirdeğinden ısıyı etkin bir biçimde taşıyarak sistemin 850–950°C gibi çok yüksek sıcaklıklarda çalışmasına olanak tanır. Bu sıcaklık aralığı, hem yüksek sıcaklıklı buhar elektrolizi (HTSE) hem de kükürt–iyot (S–I) ve hibrit kükürt (HyS) gibi termokimyasal döngüler için ideal bir ısı kaynağı sağlar.

HTGR’lerin bir diğer önemli avantajı, pasif güvenlik sistemlerine sahip olmalarıdır. Reaktör çekirdeğinde kullanılan TRISO kaplamalı yakıt partikülleri, fisyon ürünlerinin dışarı sızmasını önlerken, tasarım gereği doğal soğuma mekanizmaları da bir acil durumda sistemin kendi kendine güvenli bir şekilde soğumasına olanak tanır. Bu özellik, erime veya radyasyon sızıntısı riskini önemli ölçüde azaltır.

Japonya Atom Enerjisi Ajansı (JAEA), HTGR teknolojisinin hidrojen üretiminde uygulanabilirliğini göstermek amacıyla Yüksek Sıcaklık Mühendislik Test Reaktörü (HTTR) projesini yürütmektedir. HTTR, dünyanın ilk nükleer destekli hidrojen üretim tesisinin temelini oluşturmakta olup, doğrudan reaktör ısısının kullanıldığı bir S–I döngüsü sisteminin test edilmesini hedeflemektedir.

Küçük Modüler Reaktörler (SMR)

Küçük Modüler Reaktörler (SMR), kompakt tasarımları ve ölçeklenebilir yapıları sayesinde hidrojen üretiminin yerelleştirilmesi ve dağıtık enerji sistemleriyle entegrasyonu açısından önemli avantajlar sunar. SMR’ler, genellikle fabrikada üretilip kurulum sahasına modüler bileşenler hâlinde taşınır, bu da inşaat süresini ve maliyetleri düşürür.

NuScale Power tarafından geliştirilen SMR’ler, 77 MWe (250 MWt) kapasiteli olup yüksek sıcaklıklı buhar elektrolizi sistemleriyle entegre edilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu sistemlerin günde yaklaşık 200 ton hidrojen üretebilme potansiyeli bulunmaktadır. SMR’lerin yüksek manevra kabiliyeti ve şebeke esnekliği, hidrojen üretimiyle birlikte elektrik üretimi arasında hızlı geçiş yapılmasını mümkün kılar. Ayrıca, kompakt yapıları sayesinde endüstriyel bölgelerin yakınına kurulabilir, böylece hidrojenin taşınması ve depolanmasıyla ilişkili lojistik maliyetleri ve güvenlik riskleri azaltılabilir.

Rolls-Royce SMR programı da benzer bir hedefe yönelmiştir. Şirket, geliştirdiği modüler reaktör tasarımıyla yılda yaklaşık 87.000 ton hidrojen üretmeyi planlamakta ve bu sayede hidrojen ekonomisinin sanayi ölçeğinde güçlenmesine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır.

Diğer Gelişmiş Reaktör Teknolojileri

Nükleer hidrojen üretimi alanında potansiyel sunan diğer gelişmiş reaktör türleri arasında Ergimiş Tuz Reaktörleri (MSR) ve Hızlı Nötron Reaktörleri (FNR) yer alır.

Ergimiş Tuz Reaktörleri (MSR), yakıtın sıvı hâlde ergimiş tuz içinde çözüldüğü reaktör tipleridir. Bu sistemler, 600–1000°C aralığında çalışabilir ve yüksek sıcaklık dayanımı sayesinde termokimyasal hidrojen üretimi için uygun koşullar sağlar. Ayrıca, MSR’ler yakıtı sürekli dolaştırabildiği için yüksek yanma oranı ve yakıt verimliliği sunar.

Hızlı Nötron Reaktörleri (FNR) ise hızlı nötron spektrumunda çalışarak, yüksek enerji yoğunluğu ve uzun vadeli yakıt döngüsü avantajlarıyla dikkat çeker. Bu reaktörler, özellikle gelecekte yüksek sıcaklıkta hidrojen üretimi için kullanılabilecek bir altyapı potansiyeli taşımaktadır.

Türkiye’nin nükleer enerji stratejik planlarında, ergimiş tuz reaktörleri gibi dördüncü nesil reaktör tasarımlarının geliştirilmesi ve yerli mühendislik kabiliyetleriyle entegre edilmesi hedeflenmektedir. Bu yaklaşım, uzun vadede karbonsuz hidrojen üretimi ve enerji çeşitliliği açısından stratejik önem taşımaktadır.

Bu gelişmiş reaktör teknolojileri, nükleer enerjinin yalnızca elektrik üretimiyle sınırlı kalmayıp, hidrojen üretimi yoluyla çok amaçlı enerji sistemlerine dönüştürülmesine olanak tanımaktadır. Böylece nükleer enerji, geleceğin düşük karbonlu enerji altyapısında hem sürekli elektrik üretimi hem de temiz yakıt üretimi sağlayan çift yönlü bir çözüm haline gelmektedir.

Nükleer Hidrojen Üretiminin Avantajları ve Potansiyeli

Nükleer enerji ile hidrojen üretimi, enerji dönüşüm sistemleri içinde karbonsuz hidrojen ekonomisine geçişi destekleyen stratejik bir teknoloji olarak değerlendirilmektedir. Bu yöntem, yalnızca karbon emisyonlarının azaltılmasına katkı sağlamakla kalmaz; aynı zamanda enerji arz güvenliğini güçlendirir, üretim istikrarını artırır ve farklı sektörler için entegre çözümler sunar.

Düşük Karbon Emisyonu

Nükleer enerjiyle hidrojen üretimi, sera gazı salınımı açısından en düşük emisyon profiline sahip üretim yöntemlerinden biridir. Süreç boyunca doğrudan karbon dioksit (CO₂) salınımı gerçekleşmez. Günümüzde küresel hidrojen üretiminin yaklaşık %95’i fosil yakıtlardan - özellikle doğalgaz reformasyonu ve kömür gazlaştırmasından - sağlanmaktadır. Bu konvansiyonel yöntemler, her bir kilogram hidrojen için ortalama 8–10 kilogram CO₂ salınımına neden olmaktadır. Nükleer temelli üretim teknolojileri bu salınımı ortadan kaldırarak hidrojenin karbonsuz bir enerji taşıyıcısı haline gelmesine katkı sunar. Bu nedenle nükleer hidrojen, “temiz hidrojen” kategorisinde değerlendirilmekte ve uluslararası enerji dönüşüm stratejilerinde yeşil hidrojenle birlikte öncelikli seçenekler arasında yer almaktadır.

Yüksek Kapasite Faktörü ve Güvenilirlik

Nükleer santrallerin en önemli avantajlarından biri, yüksek kapasite faktörüne sahip olmalarıdır. Güneş ve rüzgâr enerjisi gibi kesintili kaynaklar hava koşullarına bağlı olarak değişken üretim profili sergilerken, nükleer santraller yılın %90’ından fazlasında tam kapasiteyle çalışabilmektedir. Bu durum, hidrojen üretim tesislerine sürekli ve kararlı bir ısı ve elektrik girdisi sağlar.

Sürekli enerji arzı, özellikle yüksek sıcaklıklı elektroliz (HTSE) ve termokimyasal döngü sistemleri gibi yüksek sıcaklık gerektiren süreçlerde verimliliği artırır. Bu sayede hidrojen üretim tesisleri, kesintisiz çalışma koşullarında daha düşük maliyetli ve daha istikrarlı üretim gerçekleştirebilir. Ayrıca, nükleer reaktörlerin kararlı enerji çıkışı, enerji depolama ihtiyacını azaltır ve şebeke dengesini destekler.

Ekonomik Rekabetçilik

Nükleer hidrojenin üretim maliyeti; kullanılan reaktör tipine, teknolojinin olgunluk düzeyine, yerel enerji fiyatlarına ve sistem entegrasyonuna bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Ancak genel olarak, bu yöntemin yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı hidrojen üretimine kıyasla ekonomik açıdan rekabetçi bir konumda olduğu değerlendirilmektedir.

Yüksek Sıcaklık Gaz Soğutmalı Reaktörler (HTGR) ve termokimyasal döngü teknolojileri, nükleer hidrojenin maliyet etkinliğini artıran en önemli seçenekler arasında yer almaktadır. Bu sistemlerde, reaktörün ürettiği yüksek sıcaklık ısısı, suyun ayrıştırılması sürecinde doğrudan kullanılabildiği için elektrik tüketimi azalır ve genel verimlilik yükselir. Böylece üretim maliyeti, hem enerji girdisi hem de operasyonel giderler bakımından düşer.

Teknolojinin ticarileşme sürecinin ilerlemesi, seri üretimle modüler reaktörlerin yaygınlaşması ve uluslararası tedarik zincirlerinin olgunlaşmasıyla birlikte maliyetlerin daha da azalması beklenmektedir. Bu eğilim, nükleer hidrojenin özellikle endüstriyel uygulamalar, ulaşım sektörü ve enerji depolama çözümleri için ekonomik olarak uygulanabilir bir seçenek haline gelmesini desteklemektedir.

Dolayısıyla nükleer hidrojen, hem karbonsuz enerji dönüşüm stratejilerinin bir parçası olarak hem de uzun vadeli enerji güvenliği ve maliyet istikrarı açısından geleceğin sürdürülebilir enerji portföyünde güçlü bir alternatif olarak değerlendirilmektedir.

Entegre Sistemler ve Çoklu Ürün Üretimi

Nükleer santraller, yalnızca hidrojen üretmekle sınırlı olmayan çok amaçlı entegre enerji sistemlerine dönüştürülebilir. Bu tesisler, aynı altyapı üzerinden elektrik, proses ısısı, hidrojen ve temiz su gibi birden fazla ürünün eş zamanlı üretimini mümkün kılar. Böyle sistemlerde atık ısının ve kaynakların verimli şekilde kullanılması, enerji ekonomisinde çevresel ve maliyet açısından önemli kazanımlar sağlar.

NuScale Power tarafından geliştirilen bir modelde, Küçük Modüler Reaktörler (SMR) ile ters osmoz tuzdan arındırma tesisleri entegre edilmiştir. Bu modelde, deniz suyunun arıtılması sırasında ortaya çıkan atık tuzlu su (brine), hidrojen üretimi sürecinde hammadde olarak değerlendirilmekte ve yüksek sıcaklıklı elektroliz sürecinde kullanılmaktadır. Böylece atık yönetimi, su kıtlığı ve enerji üretimi sorunlarına aynı anda çözüm sunulmakta, bu yaklaşım literatürde “üçlü kazanım” (triple benefit) olarak tanımlanmaktadır.

Bu tür entegre sistemler, nükleer enerji santrallerinin verimliliğini artırırken çevresel sürdürülebilirliği de destekler; aynı zamanda su kaynaklarının sınırlı olduğu bölgelerde enerji-su-hidrojen sinerjisi oluşturarak enerji altyapısının dayanıklılığını güçlendirir.

Sonuç olarak, nükleer hidrojen üretimi; düşük karbon salımı, yüksek güvenilirlik, ekonomik uygulanabilirlik ve sistem entegrasyonu gibi unsurlarla geleceğin sürdürülebilir enerji altyapısında stratejik bir rol üstlenmektedir. Bu teknoloji, hem hidrojen ekonomisinin büyümesine hem de enerji sektörünün karbonsuzlaşmasına katkı sağlayacak en güçlü adaylardan biri olarak görülmektedir.

Küresel Projeler ve Gelecek Vizyonu

Dünya genelinde birçok ülke, nükleer hidrojen üretimini enerji dönüşümü stratejilerinin temel bileşeni olarak konumlandırmakta ve bu alanda teknolojik, ekonomik ve düzenleyici adımlar atmaktadır. Nükleer enerjinin sağladığı yüksek sıcaklık, kararlı üretim kapasitesi ve düşük karbon salımı sayesinde hidrojen üretiminin sürdürülebilir biçimde ölçeklenebilmesi, ülkelerin bu teknolojiye stratejik önem vermesine neden olmuştur. Aşağıda Japonya, Amerika Birleşik Devletleri ve Türkiye’deki öncü girişimler özetlenmiştir.

Japonya

Japonya, nükleer hidrojen üretimi alanında öncü ve uzun vadeli stratejiye sahip ülkelerden biridir. Japonya Atom Enerjisi Ajansı (JAEA), Ibaraki Eyaleti’nde bulunan Yüksek Sıcaklık Mühendislik Test Reaktörü (HTTR) üzerinden dünyanın ilk nükleer destekli ticari ölçekli hidrojen üretim tesisini kurmayı hedeflemektedir.

Projeye ilişkin resmi başvurunun 2025 yılında, inşaatın 2026’da başlaması ve ilk hidrojen üretiminin 2030’da gerçekleştirilmesi planlanmaktadır. Bu süreçte GTHTR300 tipi yüksek sıcaklıklı gaz soğutmalı reaktörün günde yaklaşık 120 ton hidrojen üretim kapasitesine ulaşabileceği öngörülmektedir. Bu reaktör, kükürt–iyot (S–I) termokimyasal döngüsünü kullanarak suyun doğrudan ayrıştırılmasını hedeflemektedir.

Japonya’nın stratejisi yalnızca teknik bir geliştirme programı değil, aynı zamanda ulusal enerji güvenliği politikasıyla da ilişkilidir. Ülke, 2030’ların sonuna kadar nükleer destekli hidrojen üretim teknolojilerini ticarileştirmeyi ve bu alanda küresel bir teknoloji ihracatçısı haline gelmeyi amaçlamaktadır. Ayrıca Japonya, nükleer hidrojenin amonyak üretimi ve yakıt hücresi uygulamalarıyla entegrasyonunu da öncelikli Ar-Ge alanı olarak belirlemiştir.

Amerika Birleşik Devletleri

Amerika Birleşik Devletleri, nükleer hidrojen üretimi konusunda en kapsamlı araştırma ve ticarileştirme programlarına sahip ülkelerden biridir. ABD Enerji Bakanlığı (DOE), “Hydrogen Shot” girişimi kapsamında 2030 yılına kadar hidrojen üretim maliyetini kilogram başına 1 ABD dolarının altına düşürmeyi hedeflemiştir. Bu hedef doğrultusunda nükleer hidrojen üretimi, düşük karbonlu üretim portföyünün önemli bir bileşeni olarak konumlandırılmıştır.

NuScale Power, nükleer tabanlı entegre enerji sistemleri geliştiren öncü şirketlerden biridir. Şirketin geliştirdiği Küçük Modüler Reaktör (SMR) tasarımı, hidrojen üretimi, elektrik üretimi ve su arıtma süreçlerini aynı sistemde birleştiren entegre enerji modeli ile öne çıkmaktadır. Oregon’daki Ar-Ge tesislerinde kurulan entegre enerji sistemi simülatörü, günde 200 tonluk endüstriyel ölçekli hidrojen üretimi senaryolarını modelleyebilmektedir.

Ayrıca, Nine Mile Point Nükleer Santrali bünyesinde faaliyete geçen Proton Değişim Membranlı (PEM) elektroliz tesisi, mevcut reaktörlerin de hidrojen üretimi amacıyla yeniden işlevlendirilmesinin mümkün olduğunu göstermektedir. Bu proje, klasik hafif sulu reaktörlerin (LWR) elektrik tabanlı düşük sıcaklıklı elektroliz süreçleriyle hidrojen üretiminde aktif rol alabileceğini kanıtlayan ilk uygulamalardan biridir.

Bu girişimler, ABD’nin nükleer altyapısını sadece elektrik üretimi için değil, aynı zamanda karbonsuz hidrojen ve yakıt üretimi için de dönüştürme stratejisinin temelini oluşturmaktadır.

Türkiye

Türkiye, enerji dönüşüm politikaları kapsamında hidrojen üretimi, depolama ve kullanımını entegre biçimde ele alan bir ulusal strateji geliştirmektedir. Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, “2030 Sanayi ve Teknoloji Stratejisi” kapsamında “Ulusal Hidrojen Programı”nın hayata geçirilmesini planlamaktadır.

Bu program, hidrojenin üretiminden nihai kullanımına kadar olan tüm değer zincirini kapsamakta ve yeşil, mavi ve nükleer hidrojen üretim teknolojilerinin geliştirilmesini öngörmektedir. Program çerçevesinde, TÜBİTAK tarafından geliştirilen yerli elektrolizör sistemlerinin verimlilik ve kapasite artırımı hedeflenmiş, bu sistemlerin yenilenebilir ve nükleer kaynaklı hidrojen üretim projelerinde kullanılması teşvik edilmiştir.

Ayrıca Türkiye, nükleer teknoloji altyapısını güçlendirmek amacıyla “Nükleer Teknopark” kurulmasını planlamakta; bu yapı, araştırma kurumları, üniversiteler ve özel sektörün katılımıyla ergimiş tuz reaktörleri (MSR) ve hızlı nötron reaktörleri (FNR) gibi yeni nesil reaktör teknolojilerinin geliştirilmesini destekleyecektir. Bu adımlar, hem yerli nükleer mühendislik kapasitesinin artırılmasına hem de Türkiye’nin hidrojen ekonomisinde bölgesel bir merkez haline gelmesine katkı sağlamayı hedeflemektedir.

Sonuç olarak, Japonya, ABD ve Türkiye örnekleri, nükleer hidrojen üretiminin yalnızca enerji üretiminde bir alternatif olmadığını, aynı zamanda sürdürülebilir sanayi politikalarının, enerji güvenliğinin ve düşük karbon ekonomisine geçişin temel bileşenlerinden biri haline geldiğini göstermektedir. Bu alandaki uluslararası iş birlikleri ve teknoloji transferleri, 2030 sonrasında küresel hidrojen pazarının şekillenmesinde nükleer enerjinin belirleyici bir rol üstlenmesini olası kılmaktadır.