Sonsuz Enerjinin Geleceği Ne Anlama Geliyor?

Sonsuz Enerji Nedir? Nasıl Kullanılır?

Nükleer füzyon uzun zamandır geleceğin enerjisi olarak düşünülüyordu. İşte bu yeni bilimsel ilerlemeyi perspektife sokmak için kısa bir genel bakış.

Nükleer Füzyon Nedir?

Nükleer enerjiyi kullanmanın iki yolu vardır. Mevcut nükleer santrallerde kullanılan fisyon ve füzyon. Fisyonda, ağır uranyum atomları, enerjiyi serbest bırakmak için daha küçük atomlara bölünür. Nükleer füzyon bunun tam tersi bir süreçtir. Hafif atomlar, enerjiyi serbest bırakmak için daha ağır atomlara dönüştürülür; bu, Güneş’in plazma çekirdeğinde meydana gelen sürecin aynısıdır.

Bir füzyon reaktörü gücü yükseltir. Tetiklenen reaksiyon, enerji üretiminin gerçekleşmesi için yakıt plazmasını ısıtmak için gerekenden daha fazla enerji üretmelidir bu ateşleme olarak bilinir. Henüz kimse bunu başaramadı. Mevcut rekor 1997 yılında Birleşik Avrupa Torus tarafından İngiltere’de, manyetik füzyonla 16 megavatlık gücün üretildiği, ancak tetiklenmesi 23 megavat aldı.

Nükleer füzyona ulaşmanın iki olası yolu vardır: plazmayı çok uzun süreler boyunca hapsetmek için güçlü mıknatıslar kullanan manyetik hapsetme ve yakıtı sıkıştırmak ve füzyon reaksiyonunu başlatmak için çok güçlü ve kısa lazer darbeleri kullanan eylemsiz hapsetme. Tarihsel olarak, manyetik füzyon tercih edilmiştir çünkü atalet füzyonu için gereken teknoloji, özellikle lazerler mevcut değildir. Atalet füzyonu ayrıca lazerler tarafından tüketilen enerjiyi telafi etmek için çok daha yüksek kazançlar gerektirir.

Bu yazı ilginizi çekebilir.

Mars Uydusunun Yüzeyi Neden Farklı

Tesis (NIF) ve uygulamaları çoğunlukla askeri olan ve savunma programları tarafından finanse edilen Fransa’daki Laser MégaJoule’dir. Her iki tesis de araştırma amacıyla nükleer patlamaları simüle ediyor, ancak NIF de enerji üzerine araştırmalar yapıyor. NIF, füzyon reaksiyonunu tetiklemek için birkaç nanosaniye süren bir süre boyunca toplam 1,9 megajul enerji üreten 192 lazer ışını kullanır. Yakıt, lazerlerle ısıtıldığında yakıtı ısıtan ve sıkıştıran X-ışınları yayan, birkaç milimetre çapındaki metal bir kapsülün içine yerleştirilir.

8 Ağustos 2021’de, atalet yaklaşımı tarafından şimdiye kadar kaydedilen en yüksek değer olan 1.3 megajul’lük dönüm noktası enerji üretimine ulaşan bu süreçti yani, ateşlemeye en yakın olduğu değer. 0,7’lik toplam kazanç, JET tarafından 1997’de manyetik sınırlama kullanılarak elde edilen rekora eşittir, ancak bu durumda, yakıt 0.25 megajul enerji emdi ve 1.3 megajul üretti bu nedenle füzyon, reaksiyon için gereken ısının iyi bir bölümünü üretti ve yaklaşık olarak ateşleme noktası.

Yine de, bir reaktörün ekonomik olarak çekici olması için çok daha yüksek kazançlar (100’den fazla) elde etmesi gerekecektir. Manyetik sınırlama yaklaşımı daha iyi gelişme beklentileri vaat ediyor ve bu nedenle şimdiye kadar enerji üretimi için tercih edilen yol. Araştırmaların büyük çoğunluğu , plazmanın güçlü bir manyetik alanla sınırlandığı 1960’larda SSCB’de icat edilen füzyon reaktörleri olan tokamaklara odaklanıyor.

Fransa’nın güneyinde 35 ülkeyi kapsayan yapım aşamasında olan bir gösteri reaktörü olan ITER , tokamak konfigürasyonunu kullanıyor. Dünyanın en büyük füzyon reaktörü olacak ve 10’luk bir kazanç göstermeyi hedefliyor plazma 50 megavat güçle ısıtılacak ve 500 megavat üretmelidir. İlk plazmanın artık 2025’in sonunda resmi olarak bekleniyor ve 2030’ların sonlarında beklenen bir füzyon gösterimi bekleniyor.

İngiltere yakın zamanda 2040’larda enerji şebekesine bağlanan bir reaktör geliştirmeyi amaçlayan STEP projesini ( Elektrik Üretimi için Küresel Tokamak ) başlattı. Çin ayrıca 2040’larda trityum izotopları ve elektrik üretmek için iddialı bir program yürütüyor. Son olarak Avrupa, 2050’lerde başka bir tokamak göstericisi DEMO’yu açmayı planlıyor.

Almanya’nın Wendelstein-7X’i gibi yıldızlayıcı olarak adlandırılan başka bir konfigürasyon çok iyi sonuçlar gösteriyor. Yıldız performansları bir tokamak’ın başarabileceğinden daha düşük olsa da, içsel kararlılığı ve gelecek vaat eden sonuçları onu ciddi bir alternatif haline getiriyor.

Füzyonun Geleceği

Bu arada, özel nükleer füzyon projeleri son yıllarda patlama yaşıyor. Çoğu, önümüzdeki on ila 20 yıl içinde bir füzyon reaksiyonu öngörüyor ve birlikte, kalkınma sektörünü geride bırakmak için 2 milyar ABD doları tutarında finansman sağladı. Bu girişimler füzyona ulaşmak için diğer yenilikçi teknolojileri kullanırken ve böylece operasyonel reaktörleri çok hızlı bir şekilde teslim edebilirken, dünya çapında bir reaktör filosunun yerleştirilmesi zaman alacaktır.

Gelişme bu hızlandırılmış yolu takip ederse, nükleer füzyon 2060 yılına kadar küresel enerji talebinin yaklaşık %1’ini oluşturabilir. Bu yeni buluş heyecan verici olsa da, füzyonun yüzyılın ikinci yarısında en erken zamanda bir enerji kaynağı olacağını akılda tutmakta fayda var.