Nükleer füzyon gücü ne kadar ilerledi? Bu teknoloji için bir dönüm noktasında olabiliriz
Toplumumuz, karbondioksit emisyonlarını 2050 yılı civarında net sıfıra indirmeye çalışırken, sürdürülebilir, güvenli ve uygun maliyetli enerji üretme araçları sağlama gibi büyük bir zorlukla karşı karşıyadır.
Bugüne kadar, potansiyel olarak tüm bu kutucukları işaretleyen füzyon gücündeki gelişmeler neredeyse sadece kamu sektörü tarafından finanse edildi. Ancak bir şeyler değişiyor.
Füzyon Endüstrisi Birliği’nin yaptığı bir araştırmaya göre, küresel füzyon endüstrisine yapılan özel sermaye yatırımı sadece bir yıl içinde iki kattan fazla artarak 2021’de 2,1 milyar ABD dolarından 2022’de 4,7 milyar ABD dolarına yükseldi.
Peki, bu son değişimi tetikleyen nedir? Heyecanlanacak çok şey var.
Bunu keşfetmeden önce, füzyon gücünün ne olduğunu özetlemek için hızlı bir yoldan gidelim.
Atomların bir araya getirilmesi
Füzyon, iki ağır hidrojen atomunun aşırı ısı ve basınç altında birleşerek büyük miktarlarda enerji açığa çıkarmasıyla Güneş‘imizle aynı şekilde çalışır.
Bu, nükleer enerji santralleri tarafından kullanılan ve büyük miktarlarda enerji açığa çıkarmak için atomların bölündüğü fisyon sürecinin tam tersidir.
Nükleer füzyonun geniş ölçekte sürdürülmesi güvenli, temiz ve neredeyse tükenmez bir güç kaynağı üretme potansiyeline sahiptir.
Güneşimiz, çekirdeğinde yaklaşık 15 milyon santigrat derecede yüklü parçacıklardan oluşan bir plazma ile füzyonu sürdürmektedir. Biz Dünya‘da yüz milyonlarca santigrat dereceyi hedefliyoruz, çünkü Güneş’in muazzam kütlesi bizim için yakıtı sıkıştırmıyor.
Bilim adamları ve mühendisler bunu nasıl başarabileceğimize dair çeşitli tasarımlar üzerinde çalıştılar, ancak çoğu füzyon reaktörü sıcak plazmayı “şişelemek” ve hapsetmek için güçlü manyetik alanlar kullanıyor.
Genel olarak, ticari füzyon gücüne giden yolda üstesinden gelinmesi gereken temel zorluk, kendi kendini sürdürebilen ve başlatmak için gerekenden daha fazla enerji üreten bir füzyon reaksiyonu üretmek için gereken yoğun yanan plazmayı içerebilecek ortamlar sağlamaktır.
Kamu ve özel sektörün bir araya gelmesi
Füzyon gelişimi 1950’lerden beri ilerlemektedir. Bunların çoğu temel bilimler için hükümet fonları tarafından yönlendirildi.
Şimdi ise dünya çapında giderek artan sayıda özel füzyon şirketi ticari füzyon enerjisine doğru ilerliyor. Bunda hükümetlerin tutumlarındaki değişim çok önemli olmuştur.
ABD ve Birleşik Krallık hükümetleri stratejik araştırma programlarını tamamlamak için kamu-özel sektör ortaklıklarını teşvik ediyor.
Örneğin, Beyaz Saray kısa bir süre önce “ticari füzyon enerjisi için cesur bir on yıllık vizyon” geliştireceğini duyurdu.
Tokamak adı verilen çörek şeklindeki manyetik hapsetme cihazı, çalışan bir füzyon güç jeneratörü için önde gelen tasarımlardan biridir ve dünya çapında bu tür birçok deney yürütülmektedir. Kredi: Christopher Roux, EUROfusion Konsorsiyumu, CC BY
Birleşik Krallık’ta hükümet, bir füzyon jeneratörünü ulusal elektrik şebekesine bağlamayı amaçlayan bir programa yatırım yaptı.
Teknoloji gerçekten de ilerledi
Kamu-özel sektör kaynaklarına ek olarak, füzyon tesisleri için ihtiyaç duyduğumuz teknolojiler de büyük bir hızla ilerliyor.
2021 yılında MIT bilim insanları ve Commonwealth Fusion Systems, “önemli ölçüde daha küçük, daha düşük maliyetli ve daha hızlı bir zaman çizelgesinde” SPARC adı verilen kompakt bir füzyon cihazı inşa etmelerini sağlayacak rekor kıran bir mıknatıs geliştirdi.
Son yıllarda, birkaç füzyon deneyi de 100 milyon santigrat derece veya üzerindeki plazma sıcaklıklarını sürdürme gibi çok önemli bir kilometre taşına ulaştı. Bunlar arasında Çin’deki EAST deneyi, Kore’nin amiral gemisi KSTAR deneyi ve İngiltere merkezli Tokamak Energy şirketi yer alıyor.
Bu inanılmaz başarılar, Güneş’imizin içinde bulunan koşulları taklit etme ve aşırı sıcak plazmayı füzyonun gerçekleşmesini teşvik edecek kadar uzun süre hapsetme konusunda eşi benzeri görülmemiş bir beceriyi göstermektedir.
Şubat ayında, dünyanın en güçlü operasyonel tokamakı olan Joint European Torus, dünya rekoru enerji hapsini duyurdu.
Net güç kazanımını gösterecek bir sonraki adım olan füzyon enerjisi deneyi ITER ise Fransa’da yapım aşamasında ve şu anda yaklaşık %80 oranında tamamlanmış durumda.
Füzyona giden tek yol mıknatıslar da değil. Kasım 2021’de, Kaliforniya’daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki Ulusal Ateşleme Tesisi, atalet hapsi füzyonu için tarihi bir adım attı.
Bir kurşun kalem silgisi büyüklüğündeki bir hedefi hapsetmek ve sıkıştırmak için yaklaşık 200 güçlü lazeri odaklayarak, kısa bir süre içinde füzyon enerjisi üreten küçük bir füzyon “sıcak noktası” ürettiler.
Avustralya’da HB11 adlı bir şirket, yüksek güçlü lazerler ve manyetik alanların bir kombinasyonu yoluyla proton-bor füzyon teknolojisi geliştiriyor.
Füzyon ve yenilenebilir enerji el ele gidebilir
Füzyona yapılan yatırımın diğer yenilenebilir enerji türlerine ve fosil yakıtlardan uzaklaşmaya mal olmaması çok önemlidir.
Bir yandan güneş, rüzgar ve pompajlı hidroelektrik gibi mevcut yenilenebilir enerji teknolojilerinin benimsenmesini arttırırken diğer yandan da elektrik üretimi için yeni nesil çözümler geliştirebiliriz.
Bu strateji yakın zamanda Amerika Birleşik Devletleri tarafından Net-Sıfır Oyun Değiştiriciler Girişimi’nde özetlenmiştir. Bu planda kaynak yatırımı, füzyonun ticari gelişimine paralel olarak hızlı dekarbonizasyona giden bir yol geliştirmeyi hedefleyecektir.
Tarih bize, doğru kaynaklarla birlikte çalıştığımızda inanılmaz bilimsel ve mühendislik ilerlemelerinin mümkün olduğunu göstermektedir – COVID-19 aşılarının hızlı gelişimi bunun yakın zamandaki örneklerinden sadece biridir.
Birçok bilim insanı, mühendis ve şimdi de hükümetler ve özel yatırımcılar (ve hatta moda tasarımcıları) füzyon enerjisinin boş bir hayal değil, peşinden gidilmeye değer bir çözüm olduğuna karar verdi. Şu anda füzyon enerjisini uygulanabilir bir gerçeklik haline getirmek için elimizdeki en iyi fırsat bu.
Kaynak: https://phys.org/news/2022-12-nuclear-fusion-power-technology.html
Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı phys.org sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla 3. tarafların kullanımına izin verilmiştir.
