22:45:02

Birçok bilim insanı füzyonu enerjinin geleceği olarak görüyor ve üzerine büyük bahisler oynuyorlar…
Temiz, bol ve o kadar verimli bir yakıt ki Dünya’nın tüm yıllık arzı bir yüzme havuzuna sığabilir. Hayal gibi bu, ama işin içinde bilim de var…

İlk olarak 1983’te faaliyete geçen JET, on binlerce ayrı olayda nükleer füzyon atımları üretti. Önümüzdeki yılın sonunda, 40 yıllık hizmetinin ardından, hizmet dışı bırakılacak. Kanıtladığı bilimsel anlayış ve teknolojinin çoğu yeni nesil tokamak füzyon projelerinde kullanılacak. Şu anda Fransa’nın güneyinde Marsilya yakınlarında inşa edilmekte olan Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör ya da ITER, aralarında Birleşik Krallık’ın da bulunduğu 35 ülkenin ortak çalışmasıdır. Ayrıca Enerji Üretimi için Küresel Tokamak ya da STEP adı verilen bir İngiliz projesi de planlanmaktadır. Bu projenin yeri 3 Ekim’de Nottinghamshire’daki West Burton elektrik santralinin bulunduğu alan olarak teyit edildi.

JET‘ten sorumlu kişi Birleşik Krallık Atom Enerjisi Kurumu‘nun CEO’su Profesör Ian Chapman. ITER‘in 2040’ların sonunda net enerji kazanımı sağlamaya başlayacağını öngörüyor. Nükleer füzyonun ne zaman ticari ölçekte uygun maliyetli enerji üretebileceğini sorduğunuzda ise daha az kesin konuşuyor.

Basına verdiği demeçte, “Bu çok zor bir soru ve enerji dinamiklerine, hükûmet politikalarına ve karbon fiyatlandırmasında neler olup bittiğine çok bağlı" diyor. “Bu soruyu asla yanıtlamıyorum. Her zaman tokamak’ın kurucularından Lev Artsimovich’ten alıntı yaparım. Bu soru kendisine 1970’lerde Sovyetler Birliği’nde bir basın toplantısında sorulmuş ve cevabı şu olmuştu: ‘İnsanlığın ihtiyacı olduğunda, belki de bundan kısa bir süre önce. Bence bu hâlâ doğru cevap."

Füzyonun geleceği
Şu anda İngiltere’nin manşetlerinde yer alan yakıt kriziyle birlikte Chapman, mevcut yöntemlerle ürettiğimiz enerjinin eninde sonunda o kadar pahalı hale geleceğine ve hükûmetlerin ve özel şirketlerin nükleer füzyondan yararlanmak için daha fazla yatırım yapmaya ve daha fazla risk almaya zorlanacağına işaret ediyor. JET için ilk yatırımın 1970’lerin sonunda, küresel petrol krizinin ardından nasıl başladığını anlatıyor. Şimdi ise Ukrayna’daki savaşın yarattığı enerji güvensizliği nükleer füzyon için benzer bir katalizör olabilir.

“Enerji politikası on yıllık zaman dilimlerinde gerçekleşir" diye ekliyor. “Dünyanın hiçbir yerinde parlamentolar on yıllık zaman dilimlerinde çalışmıyor, bu nedenle ne yazık ki enerji alanında harekete geçilmesini sağlayan genellikle piyasada yaşanan şoklar oluyor."

“Nihai amaç, bu araştırmayı denizde neredeyse sınırsız miktarda bulunan Döteryum (ağır Hidrojen) çekirdeklerini birleştirerek bir güç kaynağı üretmek için uygulamaktır." 1964’te füzyon deneylerinin yapıldığı Culham Laboratuvarı‘na yapılan bir basın gezisinde çekilen bu fotoğrafın alt yazısında böyle yazıyor.

Büyük yatırımlar yapılsa bile aşılması gereken çok büyük engeller var: yakıt performansı ve reaktör bakımı gibi teknik zorluklar; Amerikalılar, Avrupalılar, Ruslar, Çinliler, Japonlar ve Avustralyalılar bu fikre sıcak baksa da siyasi zorluklar da var.

İngilizler de öyle. Ekim 2021’de İş, Enerji ve Endüstriyel Strateji Bakanlığı nükleer füzyon stratejisini yayımladı. Bu enerji türünün bol, verimli, karbonsuz, güvenli olacağı ve mevcut nükleer santrallerden çok daha kısa ömürlü radyoaktif atık üreteceği belirtiliyor.

Arthur Turrell, Imperial College London‘da eski bir plazma fizikçisidir ve 2021 tarihli The Star Builders adlı kitabın yazarıdır: Nuclear Fusion & the Race to Power the Planet adlı kitabın da yazarıdır. “Enerji üretmek için füzyonu kontrol etmenin, bir tür olarak üstlendiğimiz en büyük teknolojik zorluk olduğunu" söylüyor. Füzyon reaktörlerinin ya da “yıldız makinelerinin" on milyonlarca ayrı parçayla nasıl tarif edilemez derecede karmaşık olduğunu açıklıyor.

Bilim kısmı
Peki nükleer füzyon nasıl çalışır? Hafif çekirdeklerin birleşerek daha ağır bir çekirdek oluşturması ve aynı zamanda büyük miktarda enerji açığa çıkarmasıdır. Güneşimiz gibi yıldızların ortasında gerçekleşen ve evreni harekete geçiren gücü sağlayan şey budur. En önemlisi, nükleer enerji santrallerinde kullanılan ve çekirdeklerin daha küçük çekirdekler oluşturmak üzere parçalandığında büyük miktarlarda enerjinin açığa çıktığı nükleer fisyonun* tam tersidir.

Güneş’e rağmen, insanlar şu anda iki ana füzyon yöntemini denemektedir. Örneğin JET, manyetik hapsetme füzyonu olarak bilinen yöntemi kullanmaktadır: iki hidrojen izotopu – döteryum ve trityum – 150 milyon santigrat dereceye kadar ısıtılarak plazma adı verilen elektrik yüklü bir gaz haline getirilir, bu gaz halka şeklindeki tokamak içine hapsedilir ve güçlü manyetik alanlarla kontrol edilir. Döteryum ve trityum birleşerek helyum ve yüksek hızlı nötronlar üretir ve bu süreçte büyük miktarlarda enerji açığa çıkarır – yakıtın kg’ı başına fosil yakıtların yakılmasıyla açığa çıkandan 10 milyon kat daha fazla enerji. Turrell‘in özenle açıkladığı gibi, bir olimpik yüzme havuzu dolusu suya eşdeğer döteryum-trityum yakıt kütlesi, tüm gezegenin bir yılda kullandığından daha fazla enerji içerecektir.

Nükleer füzyon reaksiyonu

Diğer füzyon yöntemi, döteryum ve trityumu bir kapsül içinde ısıtmak ve sıkıştırmak için güçlü lazerler kullanan atalet hapsi füzyonu olarak adlandırılır. Bu konudaki en önemli gelişmelerden biri Kaliforniya’daki Ulusal Ateşleme Tesisi‘nde (NIF) yaşanmaktadır.

Tabii ki nükleer füzyonun işe yaradığını kanıtlamak, onu ticari ölçekte kullanmakla aynı şey değildir. Eskiden nükleer fizikçiler arasında yaygın olan bir espri vardı: “Nükleer füzyon 30 yıl uzakta; ve hep öyle kalacak."

Bu eski espri, nükleer füzyonun güç kazanmaya başlamasıyla birlikte gücünü kaybetmeye başladı. Dünyanın dört bir yanında füzyon öncüleri Güneş’in enerji üretim sürecini çalmak ve Dünya’da kopyalamak için Promethean görevlerinde bulunuyor. Şu anda dünya çapında 100’den fazla deneysel füzyon reaktörü olduğu tahmin ediliyor, bazıları yapım aşamasında, bazıları ise halihazırda çalışıyor. Turrell‘in açıkladığı gibi: “Kamu ve özel, büyük ve küçük, yıldız makineleri havalanıyor."

Sadece Birleşik Krallık’ta, şu anda hepsi Oxfordshire’da bulunan dört büyük tesis var: JET‘in yanı sıra Tokamak Energy, First Light Fusion ve General Fusion.

Nihayetinde hepsi net enerji kazanımı için çabalıyor. Turrell‘e bunun ilk olarak nerede gerçekleşebileceğine inandığını sorduğunuzda, gözü şimdiden net enerji kazanımının yüzde 70’ine ulaşmış olan Kaliforniya’daki Ulusal Ateşleme Tesisi‘ne takılıyor. Yüzde 100’e ulaşmalarına “küçük bir adım" kaldığını belirtiyor.

Chapman tüm bu rekabetten keyif alıyor. “Bunların hepsi toplum için iyi," diyor. “Hepimiz nükleer füzyonun gerçekleşmesini istiyoruz. Çok çeşitli ve farklı seçenekleri denemeliyiz. Daha fazla para harcamalı, daha fazla risk almalıyız."

Bu asil çabayı 1960’larda Amerika Birleşik Devletleri ile Sovyetler Birliği arasındaki uzay yarışına benzetiyor. “Kennedy konuşmasını yaptığında, yedi yıl sonra insanın Ay’da yürüyeceği düşünülemezdi. Gerçekten hızlı gitmek ve para harcamak için siyasi zorunluluğunuz varsa, inanılmaz şeyler başarabilirsiniz. ABD uzay yarışı için GSYİH’sinin yüzde dördünden fazlasını harcıyordu."

Füzyon taraftarları bu sürdürülebilir enerji biçiminin eninde sonunda tüm nükleer fisyon santrallerimizin yerini alabileceğini öne sürüyor. Bir dizi açık faydası var.

İlk olarak, yakıt kaynağı bol. Turrell kitabında “Döteryum son derece yaygın" diye yazıyor. “Trityum, son derece bol bulunan bir başka elementten yapılabilir: lityum. Nükleer füzyondan elde edilen gücün mükemmelleştirilmesi insanlığa milyonlarca, belki de milyarlarca yıl temiz enerji sağlayabilir."

Chapman da aynı fikirde: “Hayatımın geri kalanında ihtiyacım olan tek yakıt bir küvete sığacak kadar su ve iki dizüstü bilgisayar piline sığacak kadar lityum. İhtiyacım olan tek şey bu, 60 yıl boyunca."

Ancak bazı eleştirmenler Dünya’daki trityum kaynaklarının yeterli olmayacağına dikkat çekiyor. ITER‘in araştırmakta olduğu bir çözüm, ıslah battaniyeleri adını verdikleri bir yöntemle lityumdan trityum üretmek. Bunlar reaktör duvarının bir parçasını oluşturacak ve nötronların battaniyedeki lityumla tepkimeye girerek daha fazla trityum üretmesine neden olacaktır. Eğer işe yararsa, enerji santralleri trityum konusunda kendi kendine yeterli hale gelebilir.

Korkuyla mücadele
Kaçınılmaz olarak, “nükleer" kelimesinin telaffuzu bile pek çok enerji tüketicisini dehşete düşürüyor. Chapman bunun nedenini anlıyor, ancak füzyonun fisyona kıyasla neredeyse risksiz olduğunu vurgulayarak bu düşünceyi hızla çürütüyor. Bu ikinci açık faydadır.

“Bir fisyon santralinde iki ya da üç hafta yetecek kadar yakıt vardır" diyor. “Gelgit dalgası ya da deprem gibi gerçekten normal dışı bir şey olursa, bu yakıt iki ya da üç hafta boyunca çalışmaya devam edecektir. Bunun üzerinde hiçbir kontrolünüz yok. Füzyonda ise makinenin içinde yaklaşık on saniye yetecek kadar yakıt var, yani durmasını isterseniz duruveriyor. Zincirleme reaksiyon sürecine sahip olmak fiziksel olarak imkansızdır. Ben 20 yıllık kariyerimi bu lanet şeyi çalışır halde tutmaya çalışarak geçirdim."

Füzyon teknolojisini savunanlar, sık sık söylendiği gibi, enerji üretimi için güneşimizle aynı prensibi kullanan bu güç kaynağının daha az verimli temiz enerji kaynaklarının yerini alacağını ve hatta uzay yolculuğu için uzun vadeli güç sağlayacağını umuyor.

Nükleer füzyon alanında çalışanlar açıkça önyargılı olsalar da, hepsi bu enerji türünün enerjiye muhtaç bir dünyada hayati önem taşıyacağı konusunda hemfikir. Yenilenebilir enerji hala önemli bir rol oynayacaktır, ancak yenilenebilir enerji yeterli olmayabilir.

Chapman, “Dünyayı daha iyi bir yer haline getirmek ve herkesin sürdürülebilir enerjiye erişimini sağlamak istiyoruz" diyor. “Yenilenebilir enerjiyi yapabildiğimiz her yerde yapmalıyız. Ancak bunlar her yerde işe yaramıyor – örneğin güneşe veya rüzgara erişiminiz yoksa. Füzyon her yerde işe yarar ve yakıta kolayca ulaşılabilir. Enerji yoksulluğuna son verir; bize enerji eşitliği sağlar; enerji için savaşmayı bırakmamız anlamına gelir. Bu çok büyük bir devrim ve gelecekteki enerji portföyünün çok önemli bir parçası olacaktır."

Nükleer füzyonun dünyayı Sanayi Devrimi kadar kökten değiştireceğine inanıyor. Turrell bir adım daha ileri giderek, bu enerji türünün sonunda insanları yıldızlararası yolculuklara taşıyacak uzay gemilerine güç sağlayabileceğini öne sürüyor, “Füzyon roketleri insanlığın uzayın engin mesafelerinde seyahat etmek için en iyi umudu" diyor.

Culham’daki hangarda JET boşta duruyor ve bir sonraki deneyini bekliyor. Sonunda 2023’ün sonlarında hizmet dışı bırakılmadan önce, esas olarak yeni ITER tesisi adına birkaç füzyon deneyi daha gerçekleştirecek.

Bu arada uyuyan bir ejderha gibi yatıyor. Uyandığında, mesafenizi korumanız akıllıca olacaktır. Bu ejderha ateş püskürdüğünde 150 milyon derecede yanar.

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…