Nükleer füzyonda büyük atılım: 100 kW gücünde reaktör tanıtıldı

ABD merkezli enerji şirketi Zap Energy, nükleer füzyon teknolojisinde büyük bir ilerlemeye imza attı. Şirket, “Century” adı verilen prototip füzyon cihazını kamuoyuna sundu. Century’nin füzyon enerji santraliyle ilgili çeşitli teknolojilerin ilk tam teşekküllü uygulaması olduğu iddia ediliyor.

Zap Energy, kısa süre önce Century projesi için 130 milyon dolarlık bir fon topladığını duyurdu ve bu bağlamda şirket, bu yeni teknolojiyi ticari hale getirmek için çalışmalarını hızlandırıyor. Bilindiği üzere füzyon enerjisi, en basit şekilde iki atom çekirdeğinin birleştirilmesiyle oluşturuluyor. Bunu yapmak için birden fazla yöntem ve cihaz geliştirilmiş durumda. Zap Energy’nin geliştirdiği füzyon teknolojisi, mıknatıs, kriyojenik sistemler ya da yüksek güçlü lazerler kullanmadan çalışıyor. Şirketin kullandığı yöntem, “kesilmiş akımda stabilize (SFS) Z-pinch” olarak bilinen elektromanyetik bir fenomen üzerine kurulu.

Bilmeyenler için Z-pinch, füzyon enerjisi araştırmalarında kullanılan tokamak ve stellarator gibi bir plazma hapsetme yöntemidir. Güney Kore, devasa KSTAR tokamak cihazıyla Güneş’in 7 katı sıcaklığına erişirken Z-pinch yönteminde, plazmadan güçlü bir elektrik akım geçirilerek manyetik alan oluşturuyor. Oluşan manyetik alan ise Lorentz kuvveti sayesinde plazmayı sıkıştırıyor. Ancak bu yöntemin bazı sorunları bulunuyor. Zap Energy ise kendi yöntemi SFS Z-pinch’te harici mıknatıslar veya ısıtma sistemlerine ihtiyaç duymadan, sadece bir elektrik akımı ve bir plazma kullanarak çalışken füzyonu, diğer füzyon reaktörlerinden daha küçük ve daha kompakt bir boyutta ortaya koymayı mümkün kılıyor.

Z-pinch füzyon tekniği 1950’lerden bu yana aslında var olan bir plazma hapsetme yöntemi. Ancak bahsettiğimiz sorunların en büyüğü plazmanın hızla dağılmasıydı. SFS Z-pinch ile Zap Energy bu sorunu çözdüğünü ve plazmanın ömrünü teorik olarak sonsuza kadar uzatabileceğini iddia ediyor.

Zap Energy’nin kurucu ortağı ve CEO’su Benj Conway, şirketin sadece fizik üzerine değil, aynı zamanda sistem mühendisliği üzerine de yoğunlaştığını belirtiyor: “Ticari füzyon sağlamak için ihtiyaç duyacağımız tüm kilit teknolojileri geliştiriyoruz. Tüm bunları paralel olarak yapmanın ticari bir ürün sunmanın en hızlı yolu olduğunu düşünüyoruz. Century bunun vücut bulmuş hali.”

Dünyanın ilk 100 kilovat seviyesinde Z-Pinch sistemi

Zap Energy, Century‘nin dünyadaki ilk 100-kilovatkli Z-pinch cihazı olduğunu söylüyor. Bu cihaz, Zap’ın güç tasarımının üç ana yönünü test etmek için geliştirildi: tekrarlayan darbeli güç kaynakları, plazmayla temas eden sıvı metal duvarlar ve elektrot hasarını azaltma teknolojisi.

Century, yüksek voltajlı enerji darbelerini her on saniyede bir iki saatten fazla süreyle ateşleyebilen bir sistem simülasyonu sunuyor. Bu süreçte ilk konfigürasyonunda cihaz, 70 kilogram sıcak sıvı bizmut dolaştırabiliyor ve nihai yapılandırmasında bu miktarı bir tona kadar çıkarabiliyor olacak. Hava soğutmalı ısı eşanjörleri sıvı metal tarafından emilen yoğun plazma ısısı uzaklaştırılacakken aşırı ısı ve nötron akısı nedeniyle elektrot hasarını azaltmaya yönelik kritik stratejiler de test edilecek.

Şirketin Sistem Mühendisliği Başkan Yardımcısı Matthew C. Thompson, Century’nin tıpkı bir içten yanmalı motor gibi çalışarak sürekli enerji üreteceğini belirtiyor. “Bu süreçte büyük miktarda nötron akışı ve ısı üretilecek, bu da istenen enerji çıktısıdır ancak benzersiz mühendislik çözümleri gerektirir” diyor. Firma, Century ile hem teorik hem de şimdiye kadar gerçekleştirdikleri deneyleri bütüncül olarak tekrarlayacak. Şirket, bu prototip cihaz ile nihai ticari füzyon reaktörlerine giden en iyi yolu belirlemeye çalışacak.