Enerji üretiminde fosil yakıtlardan daha verimli ve sürdürülebilir kaynaklara erişmek için uzun zamandır deneyler yapılıyor. Bu deneyler arasında yüksek ümit vadeden nükleer füzyon da yer alıyor. Nükleer füzyon yöntemi henüz deney aşamasında olsa da çevreyi kirletmemesi ve kaynağın neredeyse sonsuz olması gibi sebepler, üzerine düşülmesine yol açmıştır.
Doğadan ilham alınarak üretilmeye çalışılan füzyon, aslen yıldızların enerji üretim biçimidir.
Yıldızları oluşturan hidrojen atomu, füzyonun ana bileşenidir. Yıldızların merkezindeki yoğun sıcaklık ve basınç, hidrojen atomunun diğer hidrojen atomu izotopları veya farklı elementlerle birleştirilmesini sağlar. Bu işlem, muazzam bir enerjinin ortaya çıkmasına yol açar.
Dünya’da füzyonu gerçekleştirmek için bilim insanları, pozitif yüklü çekirdekler arasındaki itici kuvvetlerin üstesinden gelmek ve onları güçlü nükleer kuvvetin bağlayacağı kadar birbirine yaklaştırmak için yüksek sıcaklık ve basınç kombinasyonunu kullanırlar.
Bu yüksek basınç ve sıcaklık kombinasyonuna ulaşmak için en yaygın olarak kullanılan yöntem, manyetik hapsetme yöntemidir.
En iyi bilinen manyetik hapsetme cihazına “tokamak” denir. Bir tokamakta, plazma tipik olarak yüz milyonlarca santigrat derece aralığında son derece yüksek sıcaklıklara ısıtılır ve çörek şeklinde bir odaya hapsedilir.
Füzyon cihazının içindeki aşırı sıcaklık ve basınç, hidrojen izotoplarının füzyon reaksiyonlarına girmesine neden olarak yüksek enerjili nötronlar ve yüklü parçacıklar şeklinde enerji açığa çıkarır.
Bu ortaya çıkan enerjiyi elektriğe dönüştürmek için, buharların çevirdiği tribünler kullanılır.
Yakıt kaynakları olan hidrojenin döteryum izotopu ve lityum deniz suyunda ve yer kabuğunda yaygın olarak bulunduğundan, füzyon neredeyse sınırsız ve çevre dostu bir enerji kaynağı sağlama potansiyeline sahiptir.
Ayrıca füzyon reaksiyonları sera gazı emisyonu üretmez ve mevcut nükleer enerji santrallerinde kullanılan fisyon reaksiyonlarına kıyasla çok daha az radyoaktif atık üretir.
FÜZYON ENERİSİNDE KARŞILAŞILAN PROBLEMLER
Bilim insanları uzun zamandır füzyondan yararlanmak için çalışıyor, ancak füzyon ile enerji üretiminin tam efektif olduğu bir senaryoya hâlâ erişilemedi.
Kısa bir süre önce, Kaliforniya’daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndan bir ekip nükleer füzyonda bir atılım gerçekleştirdi.
Araştırmacılar, hidrojenin döteryum ve trityum izotoplarından oluşan küçük bir peleti sıkıştırmak ve ısıtmak için güçlü bir lazer kullanılarak, füzyon için harcanan enerjiden fazlasınının açığa çıkmasını sağlamıştı.
Ancak füzyon teknolojisinde ustalaşma arayışında önemli bir kilometre taşı olan bu gelişme, lazer darbelerinin üretilmesi ve iletilmesindeki enerji kayıplarını hesaba katmıyordu.
Her şey hesaba katıldığında, genel enerji dengesi hala negatifti. Ancak pozitif enerji dengesine bu kadar yaklaşılması ümitlerin artmasını sağladı.
NEDEN ÖNEMLİ
Füzyon, diğer enerji üretim biçimlerine kıyasla daha temizdir ve yüksek potansiyele sahiptir. Yakıt kaynağının tüketilmesinin imkânsıza yakın olması da önemini artırmaktadır.
Yeşil bir enerji kaynağı olan füzyon, İklim değişikliğine neden olan sera gazlarının hiçbirini salmaz.
Uzun ömürlü radyoaktif atıklara sebep olmaması da onu daha yeşil ve güvenli bir elektrik kaynağı haline getirir.
Füzyon; işlemde kullanılan hidrojene eşit miktarda petrol, gaz veya kömürden yaklaşık dört milyon kat; geleneksel nükleer enerjiden ise dört kat daha fazla enerji açığa çıkarır.
Füzyon enerjisinin, elektrik üretmenin yanı sıra birçok potansiyel uygulaması da vardır.
Füzyon reaksiyonlarının çıktı maddeleri, fisyon reaktörlerinde kullanılan uranyum veya toryum gibi elementerin kullanıma hazır hâle getirilmesinde kullanılabilir.
Bu sayede hem fizyon yakıtlarının elde edilmesi kolaylaşır hem de nükleer atık miktarı azaltılmış olur.
Füzyon reaktörleri su kullanarak hidrojen üretebilir ve bunun sonucunda metanol ve amonyak gibi fosil yakıtlara alternatif olabilecek sentetik yakıtların yapımında kullanılabilir.
Reaktörler; kimyasal sentez, metal arıtma veya tuzdan arındırma gibi çeşitli endüstriyel süreçler için kullanılabilecek yüksek sıcaklıkta ısı üretebilir.
Füzyon ısısı, alan ısıtması ve evsel kullanım için binalara sıcak su veya buhar tedariki olan bölgesel ısıtma için de kullanılabilir.
FÜZYON FAALİYETİ OLAN ÜLKELER
Yeşil olması, kaynağının sonu olmaması, diğer enerji üretim yöntemlerine göre daha kârlı olması; füzyon enerjisini devletler için cazip kılmaktadır.
Füzyon enerjisi onlarca yıldır gelecek vaat eden bir teknoloji olarak kabul edilmektedir, ancak kontrollü ve verimli bir şekilde elde edilmesi zor olmuştur.
Ancak son zamanlarda füzyon araştırmalarında yaşanan gelişmeler, füzyonun potansiyelinin gerçekleştirilmesine yaklaşılan bir dizi olay yaşanmıştır.
Şubat 2022’de Birleşik Krallık’taki Joint European Torus (JET) laboratuvarı, beş saniye içinde 59 megajul füzyon enerjisi üreterek bir dünya rekoruna imza attı.
Aralık 2022’de, ABD’deki Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF), füzyondan, onu çalıştırmak için kullanılan lazer enerjisinden daha fazla enerji üreten tarihteki ilk kontrollü füzyon deneyini gerçekleştirerek ateşleme olarak bilinen bir kilometre taşına ulaştı.
Çin, süper iletken mıknatıslar kullanarak kararlı durum füzyonu elde etmeyi amaçlayan ve “yapay güneş” olarak da bilinen Deneysel Gelişmiş Süperiletken Tokamak’ı (EAST) işletmektedir.
EAST 2006’dan beri çalışmaktadır ve 2021’de 120 milyon santigrat derecede 101 saniyelik plazma hapsi rekoruna ulaşmıştır. Bu rekor, sabit durum füzyonunun fizibilitesini ortaya koymuştur.
Bu başarılar, 2025 yılına kadar tamamlanması ve 2035 yılına kadar deneysel aşamasının son beklenen Fransa’daki ITER gibi yeni nesil füzyon reaktörlerinin önünü açmaktadır.
ITER, 50 megawatt giriş gücünden 500 megawatt füzyon gücü üretmeyi hedeflemektedir.
Avrupa Birliği, Çin, Hindistan, Japonya, Rusya, Güney Kore ve Amerika Birleşik Devletleri; Fransa’daki dünyanın en büyük füzyon reaktörü olan ITER’de iş birliği yapmaktadır.
Kaynak: IntellStrategy
