Güneş’in milyarlarca yıldır enerji üretmesini sağlayan nükleer füzyon, geleceğin enerji kaynağı olarak görülüyor. Mevcut nükleer santrallerde kullanılan fisyonun aksine, füzyonda atom çekirdekleri parçalanmak yerine birleştiriliyor ve bu süreçte çok büyük miktarda enerji açığa çıkıyor. Ancak füzyonu Dünya üzerinde kontrollü şekilde gerçekleştirmek için plazmanın 100 milyon dereceyi aşan sıcaklıklara çıkarılması ve kararlı biçimde hapsedilmesi gerekiyor. Bilim insanları yıllardır tokamak adı verilen cihazlarla Güneş’in çalışma mekanizmasını laboratuvar ortamında taklit etmeye çalışıyor.Şimdi bu çalışmaları bir adım daha ileri taşımaya hazırlanan Çin, bu hedefe ulaşma yolunda kritik bir eşiği daha geride bıraktı. Ülkenin Hefei kentinde inşa edilen ve sıklıkla “yapay güneş” olarak anılan BEST füzyon reaktörünün ana kompleksi tamamlandı. Böylece 2023’te başlayan projede artık binaların inşa edildiği aşamadan reaktörün kendisinin montajına geçilmiş oldu.
Çin’in yapay güneşi BEST’te montaj başladı
Hefei kentinde bulunan BEST, yani Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak (Yanan Plazma Deneysel Süper İletken Tokamak), Çin’in kontrollü füzyon çalışmalarındaki yeni nesil projelerinden biri olarak öne çıkıyor. 1 Ekim’de yayımlanan görüntüler, reaktörün ana kompleksinin tamamlandığını ve tesisin kullanıma alındığını gösteriyor. Cihazın ana parçalarının montajı artık kritik aşamaya girdi. Temmuz ayından bu yana vakum kabı, soğuk kalkan ve toroidal alan mıknatısları gibi temel bileşenler tesise getiriliyor. Dört parçadan oluşan vakum kabı montajının da tamamlandığı ve ilk toroidal alan mıknatısının testlerden geçirildiği bildiriliyor.
Buradaki asıl önemli nokta, BEST’in yalnızca plazma üretmeye yönelik bir deney düzeneği olmaması. Projenin amacı, döteryum ve trityum adı verilen hidrojen izotoplarını kullanarak gerçek bir “yanan plazma” ortamı oluşturmak ve füzyondan enerji üretmenin bilimsel ve mühendislik açısından uygulanabilir olup olmadığını göstermek. BEST ile 20 ila 200 megavat arasında füzyon gücüne ulaşılması ve füzyon reaksiyonunun plazmayı ısıtmak için harcanan enerjiden daha fazla enerji üretmesini ifade eden net enerji kazancının gösterilmesi hedefleniyor. Projenin 2027 sonuna kadar tamamlanması planlanıyor.
BEST’teki füzyon reaktörü nasıl çalışacak?
BEST’in karmaşık yapısını anlamak için tokamakların çalışma prensibine bakmak gerekiyor. Füzyon için kullanılan yakıt, milyonlarca dereceye ulaşan sıcaklıklarda plazma hâline getiriliyor. Bu sıcaklıklarda hiçbir katı malzemenin plazmayla doğrudan temas etmesi mümkün olmadığı için plazma, çok güçlü manyetik alanlar kullanılarak reaktörün duvarlarından uzakta tutuluyor. BEST’te bu görevi süper iletken mıknatıslar üstlenecek. Mıknatısların oluşturduğu manyetik alan, plazmayı tokamakın merkezinde hapsederek reaktörün iç yüzeylerine temas etmesini engelleyecek. Füzyon reaksiyonlarının gerçekleşeceği ana bölüm ise yüksek vakum altında çalışan bir vakum kabı olacak. Bunun çevresinde yer alan soğuk kalkan ise yaklaşık -269 derece Celsius’ta çalışması gereken süper iletken mıknatıslarla milyonlarca derece sıcaklıktaki plazma arasında bir tür ısı yalıtımı sağlayacak. Bu nedenle BEST’in yapısı, Çinli mühendislerin de kullandığı benzetmeyle, iç içe geçmiş katmanlardan oluşan dev bir termosu andırıyor.
Füzyon açısından bir diğer önemli ayrıntı ise BEST’in döteryum-trityum yakıt karışımı kullanacak olması. Bu iki hidrojen izotopu uygun sıcaklık ve yoğunluk koşullarında birleştiğinde helyum çekirdeği ve yüksek enerjili bir nötron ortaya çıkıyor. Açığa çıkan enerji, plazmanın çok yüksek sıcaklığını korumasına yardımcı olarak reaksiyonun kendi kendini sürdürebileceği “yanan plazma” koşullarının araştırılmasını mümkün kılıyor.
Asıl kritik aşama şimdi başlıyor
BEST projesinin ana kompleksinin tamamlanması önemli bir mühendislik kilometre taşı olsa da projenin en zor kısmı henüz tamamlanmış değil. Reaktörün içindeki vakum kabı, soğuk kalkan, süper iletken mıknatıslar ve diğer hassas sistemlerin belirli bir sırayla bir araya getirilmesi gerekiyor. Projenin başarılı olması hâlinde Çin, füzyon araştırmalarında yalnızca yüksek sıcaklıklı plazmayı üretmek ve uzun süre hapsetmekten bir sonraki aşamaya geçerek, gerçek bir füzyon güç üretimi gösterimine yönelik önemli bir deney gerçekleştirmiş olacak. Ancak bunun ticari anlamda çalışan bir füzyon santraline dönüşmesi için BEST’ten sonra çok daha büyük ve sürekli çalışabilecek sistemlerin geliştirilmesi gerekecek.
