35 ülke tarafından inşa edilen Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör yani ITER geleceğimizi kökünden değiştirebilir.
Enerji elde etmek için birçok yöntem kullanıyoruz. Atomları parçalıyoruz, fosil yakıtları yakıyoruz ya da devasa güneş panelleri inşa ediyoruz.
Ama bildiğiniz gibi hepsinin bir takım dezavantajları var.
Mesela fosil yakıtlar çok zehirli; nükleer santraller tehlikeli, Güneş ve rüzgar ise istikrarlı bir enerji sağlamıyor.
O zaman bize temiz, tehlikesiz ve istikrarlı bir enerji kaynağı lazım. Hem de öyle bir enerji ki bir bardak suyla bir varil petrolün verdiğini verebilsin.
Bu aslında biraz Güneşimizin enerji üretme biçimine benziyor.
Ancak Dünya’da bir Güneş yaratmak mümkün mü sizce?
İçindekiler
Bir devrim planı
Bunu kesin olarak bilmiyoruz fakat mümkün gibi görünüyor.
Şu anda birileri sessiz sedasız Fransa’da Güneş’i bir çeşit kavanoza hapsetmeye çalışıyor. Ve eğer bunu başarabilirlerse bir devrim başlayacak.
Nükleer füzyon devrimi…
ITER nedir?
2010’dan beri 35 ülkeden binlerce bilim insanı ve mühendis, Fransa’nın güneyinde 60 futbol sahası büyüklüğünde bir arazide dünyanın en büyük TOKAMAK’ını inşa etmek için iş birliği yapıyor.
ITER yani, Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktörü…
Bu 23 bin tonluk devasa makineye dünyanın en büyük “puzzle”ı demişler çünkü tam 1 milyon bileşen ve 10 milyon parçadan oluşuyor.
Evet yanlış duymadınız.
Bu bileşenlerin dünyanın dört bir yanındaki farklı ülkelerin farklı şehirlerinden geldiğini de düşünürsek…
Bunun yarattığı muazzam lojistik ve mühendislik zorluğu hayal edebiliyor musunuz arkadaşlar?
Anlayacağınız bu iş, hiç de kolay bir iş değil. ITER tüm zamanların en karmaşık ve en iddialı mühendislik projelerinden biri. Üstelik inanılmaz bir maliyeti var. Şimdiden tahminler 65 milyar doları gösteriyor.
Risk oldukça büyük ama değer mi? Değer.
Çünkü ITER Güneşimizle aynı prensipte güç üreten, büyük ölçekli, güvenli ve sıfır karbon emisyonuna sahip bir enerji kaynağı yaratmanın peşinde.
ITER neden deneysel?
Deneysel diyorlar çünkü henüz füzyon enerjisinin dünyada verimli bir şekilde uygulanabilir olduğu kanıtlanabilmiş değil. Aslına bakarsanız ITER’ın amacı elektrik enerjisi üretmek de değil. ITER sadece füzyon enerjisiyle sınırsız elektrik üretebilmenin mümkün olduğunu kanıtlamak için oluşturulmuş bir proje.
Yani füzyon reaktörleri ticari olarak uygulanabilir olacak mı henüz bilemiyoruz. Çünkü şu anda nükleer füzyon yöntemiyle elde edilen enerji harcanandan çok daha az. Yani 1 koyup 10 almıyorsunuz. 10 koyup 1 alıyorsunuz.
Eee ne de olsa Dünya’da bir Güneş yaratmaktan bahsediyoruz. Bu çok yüksek sıcaklıkları düşük maliyetle elde edebilmeyi gerektiriyor. Yani anlayacağınız her babayiğidin harcı değil.
İşte Fransa’da onlarca farklı ülkenin güçlerini birleştirerek yapmaya çalıştığı şey tam olarak bu arkadaşlar. Her şey yolunda giderse ana reaktör Aralık 2025’te çalışmaya başlayacak ve ilk testler gerçekleştirilecek.
Ve eğer başarılı olurlarsa hangi ülkelerin dünyaya hükmedeceğini, hangilerininse arkalarından bakakalacağını kestirmek zor değil.
Bu listeye bakıp anlayabilirsiniz.
Çin , Avrupa Birliği (27 ülke) , Hindistan , Japonya , Kore , Rusya ve Amerika Birleşik Devletleri, Birleşik Krallık, İsviçre
ITER nasıl çalışır?
Peki ITER nasıl çalışıyor.
Çok basit.
Az önce de söylediğim gibi, füzyonla.
Peki füzyon ne?
Füzyon, yaşamı mümkün kılan, yıldızların parlamasını sağlayan güç. Işık olarak gördüğümüz ve sıcaklık olarak hissettiğimiz şey.
Nükleer füzyon o kadar güçlü bir enerji üretme biçimi ki; fosil yakıtlardan 4 milyon kat, nükleer fisyondan ise 4 kat daha fazla enerji açığa çıkarıyor.
Yani insanlık bunu başardığında diğer enerji üretme yöntemlerini unutun arkadaşlar.
Şimdi.
Bize en yakın nükleer füzyon reaktörü Güneş, biliyorsunuz.
Güneş’in çekirdeğinde hidrojen çekirdekleri çarpışıyor ve daha ağır olan helyum atomlarına dönüşüyor. İşte bu süreçte muazzam miktarda enerji açığa çıkıyor.
Nükleer füzyon
Güneşimiz nükleer füzyonu gerçekleştirebilmek için bir hile kullanıyor. Büyük kütlesi sayesinde sahip olduğu güçlü yerçekimi, çekirdeğinde inanılmaz sıcaklıklara ve basınca neden olarak maddeyi plazma haline sokuyor. Böylece hidrojen atomları kaynaşarak helyum atomlarını meydana getiriyor. Bu çekirdek birleşmesi de inanılmaz bir enerjinin açığa çıkması demek.
İyi güzel de iki atom birleşince neden enerji açığa çıkıyor? Yani bu enerji nereden geldi?
Şöyle ki:
Nükleer füzyon esnasında ortaya çıkan helyumun kütlesi, başlangıçtaki hidrojen atomlarının toplam kütlesinden biraz daha düşük. İşte bu aradaki kütle farkı enerjiye dönüşüyor. Einstein’ın ünlü formülü E=mc²’yi hatırladınız mı?
Kaybedilen kütlenin yani “m”’nin küçük bir kısmı, ışık hızının karesiyle yani “c²”yle çarpıldığında, ortaya büyük bir “E” yani enerji çıkıyor.
İşte ITER da tam olarak bunu yapıyor.
Fakat burada bir sorunumuz var.
Yeryüzünde bu kadar yüksek kütle çekimi yok ki atomları kaynaştıracak kadar yüksek bir basınç ve ısı oluşturalım.
O zaman bize farklı ve zekice düşünülmüş yöntemler lazım.
Manyetik alanın gücüyle nükleer füzyon
Mesela manyetik alanın gücünü kullanabiliriz.
ITER güçlü bir manyetik alan kullanarak plazmayı halka şeklindeki bir bölmeye sıkıştırarak çalışıyor. Sıvı helyumla soğutulan süper iletken elektromıknatıslar kullanılıyor. Bu süper iletkenler, mutlak sıfırın birkaç derece üstüne kadar soğutuluyor. Bu da evrendeki en yüksek sıcaklık farkı olan ortamlardan birini doğuruyor. Bir tarafta -269 santigrat derece, diğer tarafta ise 150 milyon santigrat derece.
Bu ne demek biliyor musunuz?
Güneş’in 15 milyon santigrat derecelik çekirdek sıcaklığından 10 kat daha yüksek bir sıcaklığı dünyada oluşturmak demek.
Her şey iyi güzel de bu ısıyı elde ettikten sonra ne olacak?
Elde edilen yüksek miktarda ısı Tokamak’ın duvarları tarafından emilecek. Ve bu ısı suyu buharlaştırmak için kullanılacak. Buhar, türbinleri döndürecek ve jeneratörler yardımıyla hareket enerjisi elektrik enerjisine çevrilecek.
Aynı termik santrallerde olduğu gibi.
Tokamak nedir?
Peki bu Tokamak neyin nesi?
Tokamak, füzyon enerjisini kullanmak için tasarlanmış deneysel bir makine. Donut şeklinde bir vakum odası. 100 bin kilometrelik süper iletken tellerle çevrili. İçeride, aşırı ısı ve basıncın etkisi altında, gaz halindeki hidrojen, plazma haline dönüşüyor. Yani hidrojen atomlarının kaynaşıp enerji üretebileceği ortamı sağlıyor bu Tokamak. Ve dünyadaki en büyük Tokamak şu anda ITER’da.
İsmi ise Rusça’dan geliyor. тороидальная камера с магнитными катушками (Manyetik bobinli toroidal oda) demek. İlk olarak Sovyetler Birliği tarafından 1960’ların sonlarında geliştirilmiş.
Verimlilik
Yıl 1997’ye geldiğindeyse İngiltere JET ismini verdiği Tokamak’la 24 MW’lık giriş gücünden 16 MW’lık bir güç üretebilmiş. Yani verdiklerinden daha azını almışlar. Bu da Q=0.67 demek. Ama ITER’ın hedefi Q değerini 10’a çıkarmak. Yani 50 MW’lık giriş değerinden 500 MW füzyon gücü elde etmekten bahsediyoruz.
Arkadaşlar ITER eğer başarılı olursa, tek bir bardak deniz suyundan, bir varil petrolden aldığımız enerjiyi üretebileceğiz. Üstelik hiçbir kirlilik yaratmadan.
Çünkü füzyon reaktörleri hidrojen veya helyumla çalışıyor ve bildiğiniz gibi suda oldukça fazla hidrojen bulunur.
Ama bize sıradan hidrojen değil, hidrojen elementinin izotopları olan Döteryum ve Trityum lazım. Bu izotopların çekirdeklerinde fazladan nötronlar var. Bu sayede en düşük sıcaklıklarda en yüksek enerji kazancı sağlanabilir.
Döteryum tamam. Deniz suyunda bol miktarda var. Ama Trityum bulmak biraz zor. Bu da beraberinde başka sorunları getiriyor. Fakat bunlar aşılamayacak sorunlar değil.
Sonuç:
Sonuç olarak ITER, üç kıta, 35 ülke ve dünya nüfusunun yarısını temsil ediyor. Gelmiş geçmiş en büyük deneylerden biri. Başarılı olup olamayacağı bile belli değil.
Bir kumar.
Peki neden harcanıyor bunca emek, fikir, mesai, para?
Çok basit.
Sürdürülebilir bir enerji kaynağı yaratabilmek için. Temiz, ucuz, güvenli ve sınırsız enerji. Çünkü evrenimizin temel para birimi enerji ve biz enerji olmadan varlığımızı sürdüremeyiz. Dünyayı şimdiden fosil yakıtlarla bir cehenneme çevirmeye başladık.
Seller, toprak kaymaları, fırtınalar, yangınlar.
Bu yüzden füzyon enerjisine gerçekten ihtiyacımız var. Umarım bir gün biz de bu işlerin bir parçası olabiliriz. Hala geç değil. Geleceğimizi değiştirmek bizim elimizde.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
https://www.iter.org/proj/inafewlines
https://www.iter.org/sci/whatisfusion
https://www.iter.org/sci/makingitwork
https://www.iter.org/mach/Tokamak
