Temiz Enerji - 1: Her Eve Mobil Füzyon Reaktörü >> Ticari füzyon enerjisi 2019’da kullanımda - Kozan Demircan
Kozan Demircan | 23/07/2014 | Bilim-Teknoloji | 6 yorum
İki hidrojen atomunun yüksek sıcaklık ve basınçta kaynaşarak bir helyum atomu oluşturmasıyla üretilen füzyon enerjisi elimizdeki en temiz enerji kaynaklarından biri. Helion Energy şirketinin taşınabilir plazma füzyon reaktörü de 2019’da şehirlere ucuz elektrik sağlayacak.
Bilim adamları 30 yıldır füzyon enerjisi üretmeye çalışıyor ama ancak 2013 yılında bunu başarabildiler. Çünkü Dünya’da füzyon enerjisi üretmek için 100 milyon derece sıcaklık ve muazzam bir basınç gerekiyor. Buna rağmen, ABD Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF) geçen yıl bütün zorlukları aştı ve 1 saniye boyunca yeryüzünde yapay güneş yaktı!
Helion Energy şirketi ise NIF reaktörü kadar gösterişli ve masraflı olmayan, ama çok daha zekice tasarlanmış olan bir reaktörden yola çıkarak füzyon takvimini altüst etmeye hazırlanıyor. Uzmanlar füzyon enerjisi 2050’den önce gelmez diyordu, fakat Helion Energy 2019’da ilk ticari reaktörü kullanıma sokmayı planlıyor.
Helion’ın yeni mobil füzyon reaktörü tırla istediğiniz yere götürebileceğiniz kadar küçük ve kullanışlı. Bu planların arkasında ise aklı hem bilime hem de ticarete eren Dr. David Kirtley var. Füzyon enerjisi bizi atmosferi kirleten ve küresel ısınmaya yol açan fosil yakıtlardan kurtaracak. Ayrıca doğal çevreyi tahrip eden termik santrallere ve barajlara da gerek kalmayacak.
Süper lazerler ve yeryüzünde ölüm yıldızı
Temiz nükleer enerji olur mu? Olur ve bunun detaylarını füzyonla ilgili diğer yazılarımızda anlatmıştık, fakat füzyon enerjisinin bugünkü nükleer santrallerde kullanılan ve ağır atom çekirdeklerinin parçalanmasıyla üretilen nükleer enerjiden çok daha az radyasyon açığa çıkardığını söyleyebiliriz.
Füzyon enerjisinin adını daha önce duyanlar bunun geleceğin süper ucuz enerjisi olduğunu biliyor. Öyle ki tam kapasiteli 5-10 füzyon reaktörünün Dünya’nın bugünkü elektrik ihtiyacının tamamını karşılaması mümkün. Ancak füzyonun en büyük iki özelliği oldukça ucuz ve güvenli olması.
Öncelikle reaktör tasarımı nükleer reaktörün erimesine, patlamasına, radyoaktif sızıntı yapmasına, çevreyi ve insanları radyasyonla zehirlemesine izin vermiyor. Çünkü deneysel füzyon enerjisi tasarımları, gömlek düğmesi boyundaki mini yakıt paletlerinin saniyede yüzlerce kez ateşlenen eş merkezli 192 süper lazerle ısıtılmasına dayanıyor (ya da lazer yerine yine sık aralıklarla ateşlenen plazma jetleri kullanılmasına).
Bu sebeple Japonya’daki 2011 tsunami felaketi gibi bir deprem olduğunda füzyon santralleri patlamayacak, erimeyecek, Çin sendromu olmayacak ve asla yüzlerce kilometrelik bölgeyi zehirleyen bir radyasyon felaketi yaşanmayacak. Buna füzyon reaktörlerinin çok az radyasyon ürettiğini eklediğimizde teknolojinin son derece güvenli olduğunu görebiliyoruz ama riskleri var elbette ve bunlara aşağıda değineceğiz.
Füzyon santralleri klasik nükleer enerji santrallerinde olduğu gibi zenginleştirilmiş radyoaktif uranyum kullanmak yerine bildiğimiz hidrojen yakıtını kullanıyor ve bu hidrojeni de elektroliz yoluyla parçalanan su moleküllerinden üretiyor (döteryum ve trityum izotopları içeren ağır su moleküllerinden). Sonuçta bu sistem plütonyum elementi ve nükleer başlık üretmeye müsait değil ve bunun önemli bir avantajı var:
Bugüne kadar nükleer enerji dünyada yaygınlaşmadı, çünkü nükleer santralleri atom bombası yapmakta kullanmak mümkündü ve ABD ile Rusya başkalarının eline nükleer silah geçmesini istemiyordu. Oysa füzyon santrallerinin atıklarından (yani bildiğimiz su buharından) atom bombası yapmak mümkün değil.
Füzyon enerjisi oldukça temiz ama atık olarak karbondioksitten yüzde 60 daha etkili bir sera gazı olan su buharı üretiyor! Bu da bize temiz enerjinin mutlaka küresel ısınmayı önlemek anlamına gelmediğini gösteriyor. Ancak reaktörlerin baca gazı olarak sadece su buharı çıkarmasının önemli bir avantajı var:
Yağmur ve buharlaşma süreci bağlamında, atmosferdeki su buharı miktarını kontrol etmek havadaki karbondioksit oranını kontrol etmekten çok daha kolay. Karbondioksit gazını geri dönüşüme sokarak toprakta hapsetmek için karmaşık ve pahalı bir teknoloji gerekiyor. Su buharını geri dönüştürmek ise çok daha basit.
Üstelik füzyon reaktörleri çok verimli çalışıyor ve birim enerji başına çok az su buharı üretiyor. Bu sebeple füzyon reaktörleri yaygınlaştığında dünyayı pek az ısıtarak çalışacak ve küresel ısınmayı yavaşlatacak.
Güneş enerjisi aslında füzyon enerjisi
Bugün güneş enerjisi panelleri ile güneş ışığını ısı ve elektriğe dönüştürüyoruz. Örneğin Antalya’da termosifonları güneş enerjisi ile ısıtıyoruz. Ancak, dünyanın en temiz enerjisi olan güneş enerjisi bile özünde güneşin füzyon reaksiyonlarıyla yanan çekirdeğinin yaydığı ısı ve ışıktan oluşuyor.
Bu sebeple, güneş ışığından elektrik üretmek yerine doğrudan füzyon enerjisinden elektrik üretmek çok daha verimli. Buradaki asıl sorun füzyon teknolojisinin deneysel ve pahalı olması. Bugün ABD ve Avrupa’da pek az ülke füzyon enerjisi üzerinde araştırma yapıyor. Bu ülkeler de enerji tekeli olarak dünyaya egemen olmak istediklerinden füzyon teknolojisini başkalarıyla paylaşmak istemiyor.
Merkezi enerjiye geri mi dönüyoruz?
Bugüne kadar devletler vatandaşa sadece kendi santrallerinden veya kayırdıkları elektrik şirketleri üzerinden elektrik sağlayarak insanlara hükmettiler. Enerji tekelini elinde bulunduran devletlere kaşı çıkmak ve vatandaşın hakkını savunmak da mümkün değildi ki bunun en basit örneği faturalarımıza yansıyan yasa dışı “kaçak kullanım bedelidir”.
Oysa güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi herkesin kendi bahçesinde kendi elektriğini üretmesine izin veriyor. Füzyon enerjisi kadar bol ve ucuz elektrik üretmese de güneş enerjisi insanları devlet tekelinden kurtararak özgürleştiriyor. Üstelik bireysel kullanıcı açısından güneş enerjisi çok ucuz ve hesaplı.
Bununla birlikte birkaç dünya ülkesi gezegenin bütün elektrik ihtiyacını diğer devletlere füzyon enerjisi satarak karşılarsa enerjinin tekrar tekelleşmesi riski var. Sonuçta bütün tekelci şirketler ürün ve hizmetleri yapay kıtlık yaratarak pahalıya satıyorlar ve bu nedenle füzyon enerjisi sandığımız kadar ucuz olmayabilir.
Yine de umutluyum, güneş enerjisinden elektrik üreten otoyollar, güneş ışığından elektrik üreten grafen boya, kumaş gibi katlanabilen esnek güneş panelleri ve hatta güneş ışığından elektrik üreten kumaş iplikleri var!
Halkın kolayca erişebileceği bütün bu ucuz alternatifler dünyada yeni bir enerji tekeli oluşmasını önleyecektir. Ancak biz haberimize Helion Energy’nin 2019’da kullanıma sunmayı düşündüğü ilk ticari füzyon reaktörüyle devam edelim.
50 yılda 50 milyar dolar
Evet, yanlış okumadınız. ABD ve Avrupa füzyon enerjisine son elli yılda toplam 50 milyar dolar harcadı. Yüksek basınç ve yüksek sıcaklık gerektirdiğinden ticari füzyon enerjisi üretmenin zor olduğunu söylemiştik. Nitekim 7 ülke Fransa’daki deneysel füzyon reaktörüne bugüne kadar 11 milyar dolar yatırım yaptı ve bu reaktör 2027 yılında kullanıma girdiğinde bile elektrik üretmeyecek. Sadece bilimsel deneylerde kullanılacak.
Dr. Kirtley’in çalıştığı Helion Energy şirketi ise füzyon teknolojisini 5 yıl içinde gerçek hayata taşımak istiyor. Bu sistem Nathan Myhrvold ve Microsoft’tan Bill Gates’in destek olduğu startup şirketi TerraPower LLC’nin tasarladığı “gezici dalga reaktöründen” tam 10 yıl önce kullanıma girecek. Üstelik gezici dalga reaktörleri uranyum kullandığı için sadece mevcut nükleer enerji sektörünün çıkarlarına hizmet ediyor ve kesinlikle temiz enerji üretmiyor.
Uzay Yolu teknolojisi
Helion Energy ticari kullanıma uygun olan pratik ve ucuz bir nükleer reaktör geliştirmek için iki ucu açık bir boru besleme sistemi geliştirdi. Ortasında yanma odası bulunan yan yatmış bir borudan oluşan bu sistemde, borunun iki ucundan içeriye döteryum gazı basılıyor (stabil döteryum izotoplarından oluşan ve radyoaktif olmayan hidrojen gazı).
Sisteme aynı zamanda elektrik verilerek, döteryum gazı akışları on binlerce derece sıcaklıktaki birer plazma akışına dönüştürülüyor. İki plazma akışı borunun tam ortasında, yani reaktörün merkezinde çarpıştığında elektromanyetik bir güç alanı meydana getiriyor ve bu da füzyon reaksiyonları için gerekli basıncı sağlayarak elektrik üretiyor.
50 megawatt enerji üretiyor
Helion Energy’nin tasarımında füzyon için gerekli ısı ve basıncı borunun ikinci ucundan verilen mini plazma jetleri sağlıyor (bu jetlerin genişliği maksimum 20 cm ve ağırlığı 0,2 ila 0,4 gram). Elbette plazma jetleri sistemin aşırı sıcaktan erimesini ve patlamasını önlemek için kesik kesik ateşleniyor (mikrosaniye aralıklarıyla).
Helion Energy’nin “çarpışan plazma ışınları” prensibine dayanan füzyon reaktörü Uzay Yolu dizisindeki Yıldız Filosu gemilerinde kullanılan Bükme Çekirdeklerine benziyor. Nitekim resme bakarsanız, gerçek füzyon reaktörünün şekil itibariyle yan yatmış bir Bükme Çekirdeği kulesine benzediğini görebilirsiniz.
Ancak benzerlik bununla sınır değil. Uzay Yolu’nda da Bükme Çekirdeği borunun iki ucundan beslenen döteryum gazı ve anti maddeyle çalışıyor. Gerçi füzyon reaktöründe anti madde kullanılmıyor ama borunun iki ucundan içeriyle döteryum gazı veriliyor. Bu gaz iyon ışınlarıyla ısıtılarak süper sıcak plazmaya dönüşüyor.
Tıra koy götür
Dr. Kirtley’in söylediği gibi bu tasarım bir tıra yüklenecek kadar küçük; yani zenginseniz yaşadığınız çiftliğe tırla mobil füzyon reaktörü getirebilirsiniz. Sonuçta “Deprem Dede konteynırı” büyüklüğündeki bu füzyon reaktörü 50 megawatt elektrik üretiyor! Karşılaştırma yapacak olursak, ülkemizi besleyen Atatürk Barajı ve Hidroelektrik Santrali 2400 megawatt elektrik üretiyor.
Helion Energy döteryumu hidroliz yoluyla deniz suyundan üretiyor ve sistem atık olarak sadece su buharı çıkarıyor. Tabii burada Kirtley’in ticari kafayla düşündüğü için vurgulamak istemediği bir nokta var: Döteryum plazmasıyla üretilen füzyon enerjisi nötron radyasyonuna yol açıyor.
Kısacası bu tür mobil füzyon reaktörleri nükleer enerji santralleri kadar olmasa da radyasyon üretiyor. Bu da füzyon reaksiyonu sırasında nötron bombardımanına uğrayan borularının zamanla radyoaktif hale gelmesi demek. Oysa Helion Energy şirketi hidrojen ve Boron 11 izotopu gibi gelişmiş yakıtlar seçerek B(p,α)αα anötronik füzyon reaksiyonu kullansaydı bu reaktör nötron radyasyonu üretmeyecekti.
Mobil ama riskli
Bunu tercih etmediler, çünkü bu daha yüksek enerji gerektiren bir füzyon reaksiyonu ve dolayısıyla çok daha büyük bir füzyon reaktörü gerektiriyor. Böyle bir reaktör tırda taşınamayacak kadar büyük olurdu ve firmanın ticari hedeflerine uymazdı.
Özetleyecek olursak füzyon enerjisinin 5 ila 10 yıl içinde kullanıma gireceğini görüyoruz. Beni bu konuda asıl kaygılandıran nokta ise nötron radyasyonuna yol açan taşınabilir füzyon reaktörlerini herkesin satın alabilecek olması. Bunlar kullanışlı ama aynı zamanda radyoaktif sistemler.
Taşınabilir füzyon reaktörlerini orta ölçekli işletmeler de satın alabilir ama Türkiye gibi ülkelerde radyoaktif hastane atıklarının bile çöpten çıktığını biliyoruz. Bizim insanımız bu reaktörleri kullanmaya kalkarsa Türkiye’deki organize sanayi bölgeleri radyoaktif birer çöplüğe dönebilir. 😛
Fizikçiler füzyon enerjisini basit bir dille açıklıyor
emrah	 23/07/2014 Cevapla
ben de ticari nükleer füzyon hakkında şöyle birşeylerin haberini yapmıştım 🙂 http://www.c7bilisim.com/blog/2014/4/24/nkleer-fizyonu-ticariletirmeyi-hedefleyen-startup
Kozan Demircan	 23/07/2014 Cevapla
Eline sağlık Emrah ama link açılmıyor bende.
Kozan Demircan	 24/07/2014 Cevapla
Şimdi gördüm. Başka bilgisayardan açıldı. İlginç.
cem	 27/07/2014 Cevapla
Harika bir haber, yazılarınızı okumak gerçekten keyifli.
Kozan Demircan	 29/07/2014 Cevapla
ibo	 07/01/2015 Cevapla
Bence bunların hepsi hayal sirketin yaptıkları her şey dünyanın ömrünü azaltıyor