Temiz Enerji Kırılımı Vaat Eden 'Aptal Makine'

“Birkaç kişi Proxima’nın bugün olduğu yeri imkansız olduğunu söyledi,” diyor Proxima Fusion’un kurucu ortağı ve CEO’su Francesco Sciortino.

Nükleer füzyon projeler üzerinde çalışan bilim insanları ve mühendislerinin imkansızı denediği suçlaması alışılmadık değildir.

Çünkü Güneş’in gücünü sağlayan reaksiyonu, yeryüzünde yakalamaya çalışıyorlar.

Başarı, bol, ucuz ve emisyon üretmeyen elektrik anlamına gelebilir. Ancak zorluklar büyük ve çalışan bir güç istasyonu uzun bir süre uzak gibi görünüyor.

Füzyon, hidrojen çekirdeklerinin birleşimi işlemidir ve muazzam miktarda enerji açığa çıkarır.

Güneş’te, devasa yerçekimi kuvvetleri reaksiyonun devam etmesine yardımcı olur.

Yeryüzünde füzyonu sürdürmek için, Güneş’te bulunanlardan çok daha yüksek sıcaklıklar gerekir.

Bu nedenle, genellikle tritiyum ve dezyum izotoplarından oluşan bir kombinasyon olan bir yakıt, çok sıcak bir plazmaya ısıtılır ve ardından füzyon için kıvılcım vermesi gereken plazmanın kontrol edilmesi ve manipüle edilmesi gerekir.

Bu işi yapmanın birçok yolu vardır ve Almanya’nın Proxima Fusion’u, füzyon endüstrisinin en uç standartlarından biri olan, hatta o kadar zorlu olarak kabul edilen bir yöntem denemeye çalışıyor.

Füzyonun yaygın bir yaklaşımı, bir tokamak inşa etmektir. Döner soba şeklinde bir cihazdır ve plazmayı tutmak için güçlü mıknatıslar kullanır.

Ancak Münih merkezli Proxima, bir stellarator üzerinde çalışıyor. Plazmayı manipüle etmek için de mıknatıslar kullanır ancak reaksiyon kabının daha karmaşık bir şekli vardır, kıvrımlar ve dönüşler içerir ve bu da inşa etmeyi çok daha zor ve pahalı hale getirir.

Bu kadar zahmetli bir yolun neden izlenmesi gerekiyor?

Çünkü tasarım işe yararsa, stellarator’un kıvrımları ve dönüşleri, rakip tokamak tasarımında plazmayı kontrol etmeyi daha kolay hale getirir, diyor Sciortino.

İki sistemi karşılaştırırken, tokamak’ın “bir canavar” olduğunu, stellarator’un ise “küçük bir kedi” olduğunu söylüyor.

“Bir stellarator, nesnelerle nesneler açısından çok tasarlanması zor, nesnelerle nesneler açısından çok inşa edilmesi zor bir şeydir. Ancak eğer yapılırsa, basit bir makine… bir mikrodalga fırının aynısı gibidir,” diyor Sciortino.

Proxima’nın “basit makinesi”, Alpha adı verilen bir stellarator olacaktır. Almanya’nın Max Planck Füzyon Fizik Enstitüsü ve W7-X stellarator’undan elde edilen onlarca yıllık çalışmaların üzerine inşa edilecektir.

Alpha’nın amacı, çalışması için kullandığı kadar enerji üretmektir ve elde edilen dersler, daha gelişmiş bir cihaz – bir füzyon güç santrali olan Stellaris – tasarlamaya yardımcı olmaktadır.

Ancak önce Alpha’nın çok fazla yatırım alması gerekiyor ve bu yatırım şu anda toplanıyor. Proxima, Bavaria eyaletinden 400 milyon Euro (£340 milyon; $460 milyon) kazanırken, federal hükümetten 1 milyar doların üzerinde fon talep ediyor ve karar önümüzdeki yıl verilecek.

Proxima, füzyon teknolojisi geliştiren diğer gruplere karşı yarışıyor - Füzyon Endüstrisi Derneği (FIA) tarafından temsil edilen ve gelişmeleri takip edilen 53’tür.

Tokamak yaklaşımını kullanan bir proje, İngiltere merkezli Step (Enerji Üretimi için Küresel Tokamak)’tir.

İngiliz hükümeti tarafından desteklenen plan, Yorkshire’deki eski bir kömür santrali alanında bir prototip güç istasyonu inşa etmektir.

“Tokamaklar, füzyon güç santrali gereksinimlerine yakın performans gösteren plazma operasyonları dahil olmak üzere, onlarca yıllık deneylerle inşa edilmiş bir deneysel temele sahiptir,” diyor Step’in Organizasyonel Performans Direktörü Ryan Ramsey ve daha önce HMS Turbulent nükleer denizaltısının kaptanı.

Ve bu tür füzyonlarda, pahalı ve güçlü mıknatısların inşa edilmesi nispeten basit olmalıdır.

“[Tokamaklar], daha az sayıda ve daha düzenli bobinlerle daha basit bir manyetik geometriye fayda sağlar. Bu, imalat, bakım ve maliyet açısından gerçek sonuçlar doğurur,” diyor Ramsey.

Sciortino, Proxima’nın önündeki zorlukların farkında. Proxima’nın mıknatısları, stellarator’u ekonomik bir girişim haline getirecek hızda ve maliyetle yapıp yapamayacağı konusunda “uykusuz kalıyor”.

“İlk yaptığımız mıknatıs çok karmaşık ve çok pahalı olacak. Ancak insanlar beklediğinden daha hızlı yapabilir miyiz ve maliyeti düşürebilir miyiz?” diye soruyor Sciortino.

Onların lehine, Almanya’nın CNC makinelerini çalıştırabilen sayısız işçi olmasıdır - ahşap, metal veya plastik dahil olmak üzere malzemeleri kesen, oyma veya şekillendiren bilgisayar kontrollü bir makine aleti.

Sciortino, Almanya’da 550.000 CNC operatörünün olduğunu, ABD’nin tamamında ise sadece 350.000 olduğunu tahmin ediyor.

Bu, Proxima için önemlidir çünkü mıknatıslarında yüksek hassasiyetle işlenmesi gereken çok pahalı bir çelik türü kullanıyor.

Yüksek hassasiyet seviyelerini korurken, Sciortino, geliştirme hızını korumak için çok önemlidir.

W7-X, çalışmaya başlamak için on yıldan fazla sürdü - Alpha’nın çalışmaya başlamasını beklenen sürenin onda birini hedefliyor.

Bu nedenle, bir manyetik bobin inşaatı altında ve testinin önümüzdeki yıl yapılması planlanıyor.

Kıvrımlı geometrisi, Proxima’ya göre dünyanın en karmaşık mıknatıslarından biri haline getiriyor.

Testler tamamlandıktan sonra, Proxima 40 daha fazla mıknatıslık bobin inşa edecek ve bunlar Alpha makinesine eklenecek.

Bunu yapmak için, bir manyetik fabrika erken aşamalarda inşaat halinde.

“2028, 2029’da mıknatısları çılgınca hızlı bir şekilde üretmeyi başarmamız gerekiyor,” diyor Sciortino.

Çalışma sadece Almanya’da değil. Sciortino, Avrupa’da önemli tedarikçilerin olduğunu söylüyor, bu da Avrupa’nın gelecekteki bir füzyon endüstrisinde ön sıralarda yer alabileceğini gösteriyor.

“Biz [Avrupalılar], dijital dalgayı kaçırdık, değil mi? Ancak yine de üretimde eğitilen insanların hala olduğu ortaya çıktı,” diyor.

Step’te Ramsey, füzyon endüstrisinin artık bir fizik deneyi olmadığını vurguluyor.

“Füzyon konusunda şu anda gerçek bir ivme var ve bu durumun bir güç olarak görülmesi gerekir, bölünme olarak değil. Bu, tek bir yol yarışından değil, farklı ödünleşimleri araştıran çeşitli yaklaşımlardan oluşan bir kümedir. Şimdi sorununun cevabı, hangi kavramın en ilginç olduğu değil, ancak bir güç santrali olarak güvenilir bir şekilde teslim edebilenin hangisi,” diyor Ramsey.