Birçok füzyon bilimcisinin duymaktan bıktığı eski bir ‘şaka’ vardır: Pratik nükleer füzyon santralleri sadece 30 yıl uzakta ve bu hayal hiç de uzak değil!..
Ama şimdi, bu şaka artık gerçek olmak üzere… Mıknatıs teknolojisindeki ilerlemeler, Prof. Whyte önderliğindeki MIT’li bilim insanlarını pratik bir kompakt ‘tokamak’ füzyon reaktörü için yeni bir tasarım gerçekleştirme yolculuğuna çıkarttı. Prof. Whyte’a göre, üstelik bütün bu gelişmeler, 3-4 yıl kadar kısa bir sürede gerçekleşebilecek. Neredeyse tükenmez bir enerji kaynağı sunabilecek olan bu pratik füzyon, yeni bir enerji çağının başlangıcı olabilir mi?
Plazma enerjisi küresel enerji denklemini yeniden yazabilir; çünkü ekonomik ve karbonsuz
Enerji alanında çığır açan bilimsel çalışmalarıyla dikkat çeken Massachusetts Institute of Technology (MIT) Plazma Bilimi ve Füzyon Merkezi Direktörü Prof. Dr. Dennis G. Whyte ve eşi İstanbul’daydı; kendileriyle bir araya gelmekten onur duydum. Prof. Whyte ve eşini Türkiye’de ağırlayan Sabancı Üniversitesi’ne destekleri için teşekkür ediyorum. Amerikan Fizik Derneği Üyesi olan Whyte’dan füzyon teknolojisindeki son gelişmeleri ve geliştirdikleri teknolojinin püf noktalarını kapsamlı olarak dinleme sonra da bir söyleşi yapma olanağı da yakaladım.
WHYTE: “İnsanlık olarak dekarbonize çözümler üretmeliyiz. Karbon sıfır teknolojilere ve enerji arz güvenliğine odaklanmalıyız. Bu kararlar tüm endüstrilerin ciddi değişim ve dönüşümler yaşamasına neden oluyor. Bu yeni çözümlere hızla ihtiyaç var; plazma enerjisi de bunlardan biri. ABD’de enerjiye 2-3 trilyon dolar harcıyoruz; yaklaşık 23 trilyon dolarlık bir ekonomiden söz ediyoruz. Şimdiden enerji ekonomisi büyük önem kazanmış durumda. Modern ekonomilerde enerji kaçınılmaz ama bu haliyle endüstrilerimizi yeniden tasarlamamız gereği de ortada. 2-3 triyon dolarlık enerji harcamamızın yüzde 80’i fosil yakıtlara gidiyor. İnsanlığın bu gidişatı hızla değiştirmesi gerekiyor. Daha etkin enerji teknolojileri ve sistemleri kurgulamalıyız. Yeni yatırım modelleri geliştirmeliyiz.”
Whyte, Manyetik Plazma Teknolojisi alanında çok iyi tanınan bir bilim insanı. ABD devleti ve hükümeti ile de iş dünyası ile de inovatif çalışmaları bulunuyor
WHYTE: Füzyon enerjisi çok ilgi çekiyor; trend bir konu. Yıldızları ve güneşimizi var ediyor; milyarlarca yıldır varlıklarını sürdürüyorlar.
Yıldızların gücünü güvenilir bir enerji kaynağı olarak peki nasıl kullanabiliriz?
WHYTE: Hidrojenin ağır formunu kullanıyoruz. Önemli bir gelişme alanı. Teknolojiden anlamayan kişiler baktıklarında çözemedikleri için temelden ipuçları verelim. Biz MIT’te nükleer fizik derslerinde atomun değil de çekirdeğin kararlılığını gösteriyoruz. Füzyon temelini en ağır ve kararsız olan çekirdekten alıyor; aslında ters tepkimeye bağlı. Peki, bu partikülleri bir araya getirdiğimizde veya ayırdığımızda ne oluyor? Bu ayrım önemli…
Fisyon bir atomun ikiye bölünmesidir. Füzyon ise iki hafif atomun nükleer reaksiyonlar sonucu birleşerek daha ağır bir atom oluşturmasıdır. Bu nedenle fisyon ve füzyon birbirinden çok farklı olan karşıt süreçlerdir. Fisyon’nun kelime anlamı “parçaların ayrılması ya da yarılması”dır. Nükleer fisyon’ da atomlar yarılarak ısı enerjisi açığa çıkarırlar. Bir çekirdek bölünmesi gerçekleştirmek için mümkün olan bu keşif, Albert Einstein’ın kütlenin enerjiye dönüştürülebileceği öngörüsüne dayanır.
Füzyon’un kelime anlamı “bir bütün olan ayrı parçaların birleşmesi”dir. Nükleer füzyon “atomik çekirdeklerin birleşerek daha ağır çekirdekler oluşturması sonucu çok büyük miktarda enerjinin serbest bırakılması” olarak tanımlanır. Son derece büyük basınç ve sıcaklık altında düşük kütleli izotopların, tipik olarak hidrojen izotopları, birleşmesiyle füzyon olayı meydana gelir. Füzyon güneşte ortaya çıkan enerjinin kaynağıdır. Trityum ve döteryum atomları (hidrojenin izotopları: hidrojen-3 ve hidrojen-2) bir helyum izotopu ve bir nötron oluşturmak için çok yüksek basınç ve sıcaklık altında birleşirler. Bununla yanısıra, muazzam miktarda enerji açığa çıkar.
Birbirine zıt iki durum olan füzyon ve fisyonda açığa çıkan nükleer enerjinin sebebi çekirdek tepkimeleridir; yani nükleer reaksiyon.
WHYTE: Trityum aslında füzyondaki yakıt olarak bilinir ama katalizördür çünkü füzyon aktivitesini arttırır. Tesise geldiğinde helyuma dönüştürülüyor. Bu da zararsız… Lityumla kimyasal tepkime yaratmış oluyorsunuz.
Şimdi biraz da işin mühendisliğinden bahseder misiniz?
Bu aşamada bir vakum etkileşimi olmalıdır. Nötron ortamdaki mateyale girdiği zaman biz buna örtü diyoruz. Füzyon enerjisi entegre bir mühendislik çözümü gerektirir. Güneş kendi iç çekimi manyetik alanı sayesinde soğumuyor; soğuyamıyor kendi iç çekimine tutunuyor. Manyetik güç yıldızlarda meydana gelir. Manyetik alan ne kadar büyük olursa etrafındaki kuvvet de o kadar büyür.
Aslında çılgınca bir şey… 100 milyon dereceyi nasıl tutabiliyorsunuz?
WHYTE: Fiziken onu bir konteyner içine hapsedemezsiniz, doğru… Plazma soğur ve füzyonu yaratmaz hale gelir. İşte onun için biz de elektromıknatıslar kullanıyoruz. Böylece dairesel olarak elektrik akımı yaratılıyor ve kuvvetli bir manyetik alan oluşuyor. Buna ‘Tokamak’ ismi veriliyor. Daha maliyet etkin daha küçük tokamaklar da yapabileceğiz. Burada elektromıknatıslar yakıt olduğunun farkında değil. Plazma yakıtı da elektro mıknatıs olduğunun farkında değil. Uzaktan bir kuvvet gibi düşünebilirsiniz. Bir ‘şenlik ateşi’ gibi… Yeterince sıcak kalırsa o zaman dengede oluyor. İçsel olarak orada çok yüksek derecelere ulaşılıyor. Aslında ısı çok yüksek olduğu için partikül yoğunluğu çok düşük. 100 milyon dereceye çıkıldığında havadan yüzbin kat daha az yoğun ve içsel olarak çok güçlü. Neredeyse hiç yakıt yok. 0,2 gr. Yakıt. Adam çıldırmış demeyin biz bu derecelere çıktık.
Bilim kurgu gibi… Kim bilir nice öğrencisine yol açmış bir bilim insanıyla beraberiz.
WHYTE: Evet, bilim kurgu gibi ama kavramsal olarak aslında basit bir konsept. Ve en önemlisi kirletici emisyonları da yok. Bu da bizim öğrencilerimizle vizyonumuzu genişletti ve evet onların da ufkunu açtı.
ABD’de büyük bir yarış var; ‘startUp’lar da bu yarışa dahil oldu. Hızlı, ucuz ve bilimsel gerçeklere dayanan bir yöntemle enerji elde ediyorsunuz ve çok ekonomik.
Burada süperiletkenler kullanılıyor. Çünkü elektromanyetik bir alan oluşturuyorsunuz. Dairesel bir döngüde sert partiküller ilerliyor ve yörüngesi küçülüyor. Süper iletkenler sayesinde manyetik alan iki katına çıkıyor. Ebat küçüldükçe reaktörlerde maliyet de düşecektir. Yeni bir enerji ekosistemi geliyor. Bütün bu gelişmeler ölçekleri de etkiliyor. Yeni işbirliklerini zorunlu kılıyor. MIT’te bu konularda 400’ün üzerinde insan çalışıyor. Pek çok mühendislik ve taktik kararları alıyoruz. Yeni bir model seti kurmaya çabalıyoruz. Eski malzeme kuralları bile artık geçerli değil.
KAYNAK: