MIT’nin kompakt füzyon reaktörü umut vadediyor: ‘Yapay güneşe’ ne kadar yakınız?

Bilim dünyasının tahminen de en büyük hayallerinden birisi olan nükleer füzyonda heyecan verici gelişmeler yaşanmaya devam ediyor. Artık de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) yeni jenerasyon bir füzyon reaktörü için umut vadeden büyük bir proje başladı. New York Times’ın haberine nazaran, bilim insanları MIT’nin ‘kompakt’ reaktörünün verimli bir formda güç üretme ihtimalini epeyce yüksek görüyor. SPARC ismi verilen reaktör füzyon hayalini gerçeğe dönüştürme yolunda çok büyük bir adım olabilir.

Güneş’i Dünya’ya getirmek

Füzyon, günümüzdeki klasik nükleer santrallerde gerçekleşen fisyon tepkilerinin tam zıddı. Yani atomları parçalamak yerine atomları birleştirerek (genellikle iki hidrojen atomu) güç üretmeye dayanıyor. Yıldızımız Güneş’in de yakıt kaynağı olan bu tepkiler, hem rastgele bir radyoaktif atık oluşturmuyor hem de fisyon tepkilerine nazaran çok çok daha fazla güç ortaya çıkarıyor.

Tabi fakat Güneş ve Güneş üzere öbür yıldızların çekirdeklerinde ekstrem kaideler altında gerçekleşebilen bu tepkileri Yeryüzü’nde ortaya çıkarmak ve koruma etmek iddia edebileceğiniz üzere pek de kolay bir iş değil. Çünkü füzyonun Yeryüzü’nde gerçekleşmesi için yaklaşık 100 milyon santigrat derece sıcaklığa gereksinim duyulurken tıpkı füzyon tepkileri Güneş’in çekirdeğinde 14.6 milyon santigrat derece sıcaklıkta ortaya çıkabiliyor(yüksek basınç sayesinde).

Füzyon tepkisini dünyada taklit etmek çok ancak çok sıkıntı, lakin bunu başarırsak dünyanın güç meselesinin neredeyse külliyen çözülme ihtimali var. Bu nedenle şu anda ABD, Çin, Almanya, Fransa ve Güney Kore üzere dev ülkeler bu alana büyük yatırımlar yapıyor. Hatta Google ve Jeff Bezos gibi şirket ve milyarderlerin de on milyonlarca dolarlık yatırımları var.

Nükleer füzyon ayrıyeten şu anda dünyanın en büyük memleketler arası iş birliklerinden birisine de sahne oluyor: ITER (Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör). 35 farklı ülke ve tam 65 milyar dolarlık bütçeyle geliştirilen ITER projesinde şu anda füzyon reaktörünün inşaa sürecinde değerli bir kademe kat edilmiş durumda. ITER 2025 yılında birinci plazma deneylerine, 2035 yılında ise tam ölçekli döteryum-trityum deneylerine start verecek. 

ITER’ın nükleer füzyondan verimli bir biçimde güç elde ederek tarihte bunu başaran birinci reaktör olması bekleniyordu. Fakat MIT’nin yeni SPARC projesinin bu alanda ITER’ı dahi geride bırakabileceği belirtiliyor.

SPARC: ITER’dan çok daha küçük, lakin potansiyeli büyük

MIT’nin yeni kompakt füzyon reaktörü SPARC’ın kimi büyük avantajları var. Bilim insanları bilhassa de SPARC’te dizaynında kullanılan yeni jenerasyon mıknatıslara dikkat çekmiş. New York Times’ta yer alan tabirlere nazaran SPARC, füzyon tepkisini koruma etmek için, şimdi geçtiğimiz yıllarda kullanıma hazır hale gelen yüksek-sıcaklık süperiletken mıknatıslardan faydalanıyor. Bu mıknatısların ITER’da kullanılan mıknatıslardan yaklaşık iki kat daha güçlü olduğu ve 21 tesla düzeyinde azamî manyetik alan üretebildiği belirtilmiş (Dünya’nın manyetik alan kuvveti 30-60 milyon tesla arasında). 

Bu güçlü mıknatıslar ayrıyeten SPARC’ın çok daha kompakt bir yapıda tasarlanabilmesine imkan sağlamış. Yalnızca 6 metre genişliğinde ve ITER’ın kalbinde yer alan reaktörden yaklaşık 70 kat daha küçük bir hacime sahip olacak. Bahisle ilgili LiveScience’a konuşan MIT’li plazma fizikçisi Martin Greenwald,”Boyutlardaki bu dramatik küçülme birebir vakitte maliyetin de küçüleceği manasına geliyor. Bu, füzyonda her şeyi değiştiren bir gelişme olacak.” tabirlerini kullandı.

SPARC’ın inşaa süreci şimdi başlamış değil. Projenin temelleri birinci olarak 2018’de atılmıştı. Araştırmacılar geride bıraktığımız iki yıllık süreçte reaktörün dizaynını tamamladıklarını ve bilgisayar ortamında simülasyonları gerçekleştirdiklerini söylüyor. MIT önümüzdeki yıl Haziran ayında reaktörün inşaasını da resmen başlatacak.

MIT’li araştırmacılar simülasyonlarda elde ettikleri bilgileri geçtiğimiz hafta Journal of Plasma Physics’te yedi farklı makale halinde yayınladı. Akran kontrolünden geçen makalelerde araştırmacılar, SPARC reaktörünün harcadığı gücün 10 katı düzeyinde bir güç üretebileceğini gösteren ispatlar ortaya koydu. Bahisle ilgili konuşan Greenwald,”Araştırmalar SPARC reaktörünün büyük bir ihtimalle çalışacağını gösteriyor.” sözlerini kullandı.

SPARC’ın kalbinde, öbür birden fazla füzyon reaktöründe de kullanılan ‘tokamak‘ isimli aygıt var. Füzyon reaksiyonlarındaki plazma bulutu inanılmaz sıcak olduğu için (Güneş’ten bile daha sıcak) bunun bir manyetik alanla koruma edilmesi gerekiyor. Tokamak toroidal bir manyetik alan üreterek bu plazmayı hapsediyor. ITER ve SPARC’ta temel manasıyla birebir sistem var fakat kullanılan yol biraz daha farklı. SPARC’ın yeni jenerasyon mıknatısları daha güçlü ve verimli manyetik alan üretimine imkan sağlıyor.

MIT araştırmacıları SPARC’ı ITER’dan çok daha evvel tamamlayıp güç üretimine başlama amacında. Burada 2025 amacı konulmuş lakin elbette bu usul büyük bilim projelerinde işler her vakit beklendiği üzere gitmeyebiliyor. 

MIT’nin projesi umut vadediyor olsa da yeniden de çok heyecanlanmamak da yarar var. Füzyon çalışmaları neredeyse 60 yıllık bir geçmişe sahip lakin bu alanda maalesef hala çok büyük sıçramalar gerçekleştirebilmiş değiliz. Bilim insanları füzyonu, ‘Mars’a insan göndermekten bile çok daha sıkıntı‘ formunda söz ediyor.

Tabi SPARC ve ITER üzere projeler bizleri bu hayale her geçen yıl bir adım daha yaklaştıracak. Bakalım Yeryüzü’nde yapay bir yıldızın üretildiği günleri görebilecek miyiz.

Kaynakça https://www.livescience.com/nuclear-fusion-reactor-sparc-2025.html https://www.nytimes.com/2020/09/29/climate/nuclear-fusion-reactor.html

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir