Nükleer füzyondan enerji elde etmek fizyona göre daha avantajlı gibi görünüyor. Nükleer fizyon gibi tehlikeli, uzun süreli toksik atık üretmiyor. Kömürden çok daha temiz ve neredeyse sınırsız bir yakıt kaynağı. Rüzgar ve güneş enerjisinin tersine, bir füzyon enerji santralinden elde edilen enerji sürekli ve güvenilir olacaktır.
Evet avantajlı bir durumda füzyon enerjisi ama buna karşın önemli bir tartışmanın da ortasında. Nükleer füzyon üzerine yıllardır çalışmalar yapılmasına karşın hâlâ ortada gözle görülür bir şeyler yok.
Elbette bu, hiç güzel şeyler olmuyor anlamına gelmiyor. Ekim ayında, Lockheed Martin şirketi tırla taşınabilecek kadar küçük bir tür füzyon reaktörü üzerinde çalıştığını duyurmuştu. Lawrenceville Plasma Physics dergisi Haziran ayında, alternatif proton-bor füzyonunu ilerletmek için internet üzerinden katılımcı sermayeli bir fon oluşturdu. Helion Energy şirketi manyetik sıkıştırma temelli bir tür füzyon geliştirmekte ve General Fusion isimli şirketin ise bir sıvı metal girdabı içinde şok dalgalarını içeren bir enerji sistemi oluşturma yönünde çalışmaları var. Dolayısıyla füzyon enerjisini ayakta tutmak ve gerçek dünyada kullanıma sokmak üzere çok sayıda çalışma var gibi görünüyor.
Bu çalışmaların yanında özellikle de umut verici bir gelişme plazma fizikçisi Tom Jarboe liderliğindeki Washington Üniversitesi’nden bir araştırma grubunun çabalarıyla yaşandı. Dynomak adını verdikleri bir füzyon reaktörü geliştirdiler. Araştırmacılar bu teknolojinin yedeklemesi olan bir enerji santraline yol açabileceğini ve kömür yakıtlı termik enerji santrallerinden bile daha ekonomik olacağını savunuyorlar.
Dynomak tokamak adı verilen füzyon araştırmalarında en çok kullanılan füzyon makinesinin bir türevidir. Genellikle bir tokamak toroidal alanlar ile poloidal alanların birleşmesiyle sarmal manyetik alanlar üreten simit şeklinde bir makinedir. Bu alanlar içerdeki plazmanın sabit olması için yeterince güçlüdür ve füzyonu indüklemek için gerekli olan yüz milyonlarca santigrat dereceyi içerisinde bulundurmalıdır.
Tokamaklarda çemberin dışında plazmayı kararlı durumda tutmaya yarayan toroidal manyetik alanları üreten etkili süperiletken bobinler vardır. Bu tür yapıdaki bir tokamakın en bilineni Fransa’da inşa edilen ITER projesidir. Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktörü (ITER) 2030’lu yıllarda füzyon eneri santrali olarak faaliyete geçirilmesi planlanan 50 milyar dolarlık dev bir tokamak projesidir. Ancak bu projenin bu kadar büyük bütçeli olması nükleer füzyonun yaygınlaşmasındaki umutları azaltabilir. Nükleer füzyonun ticarileştirilmesi kullanımının artması ve geliştirilmesinin kolaylaşmasının önünü açabilir. Bu anlamda Washington Üniversitesi’ndeki araştırma grubunun geliştirdiği sistem nükleer füzyonun ticarileştirilmesinde umut vaad edici.
Washington Üniversitesi’nin dynomakı spheromak adı verilen bir tokamak türünün geliştirilmiş hâlidir. En önemli fark ise spheromak çoğu tokamak gibi pahalı süperiletken manyetik bobinler ile çalışmaz. Bunun yerine plazmayı hem kararlı yapmak hem de sınırlandırmak için gerekli olan manyetik alanları üretmek için plazmanın kendisi boyunca akan elektrik akımları kullanılır.
Bu fiziğin kurallarından yararlanılarak elde edilen bir hiledir aslında. Plazmanın doğası üzerine yapılan çalışmaların sonuçları sayesinde bu proje ile bilim insanları çok pahalı makineler kullanmak yerine çok daha ekonomik çözümler sunabiliyor. Bu aynı grup 2012 yılında plazma içinde imposed-dinamo akım sürücüsü adı verilen bir fiziksel mekanizmayı keşfetmişler. Kendi yaptıkları tokamakta bu mekanizmayı kullandıkları için adına da dynomak adını vermişler. Bu mekanizma şöyle, plazma içine doğrudan akım enjekte edilmesi ile imposed-dinamo akım sürücüsü plazmayı sınırlamak için sistemin sarmal alanlarını kontrol eder. Bu sonuc görece küçük ve pahalı olmayan bir reaktörde steady-state (kararlı hâl) füzyon elde edebilmemize olanak tanıyabilir.
Washington Üniversitesi’nin geliştirdiği bu füzyon reaktörü kullanılarak elektrik üreten bir pilot enerji santrali kurmak için yaklaşık 4 milyar dolar gerekiyor. ITER’in 50 milyar dolarlık bütçesi ile kıyaslarsak çok iyi bir gelişme!
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynak:
http://spectrum.ieee.org/energy/nuclear/inside-the-dynomak-a-fusion-technology-cheaper-than-coal
Photo: Michelle Ma/University of Washington