Japonya’nın Avrupa Birliği (AB) ile ortak nükleer füzyon reaktörü projesi JT-60SA, Cuma günü Japonya’nın Naka kentinde açıldı. Bu tesis dünyanın en büyük ve en gelişmiş tokamak deneysel operasyonlarının başlangıcını işaret ediyor.
Tokamak, Rusça тороидальная камера с магнитными катушками kelimesinin kısaltması olup “manyetik bobinli toroidal oda” anlamına geliyor. Gaz halindeki yakıt odaya verildiğinde, manyetik bobinler gazın çok yüksek hızlara çıkmasına neden oluyor ve bu noktada gaz iyonize olarak plazmaya dönüşüyor. Plazma daha sonra olağanüstü yüksek sıcaklıklara (300 milyon santigrat dereceye kadar) ısıtılır. Manyetik bobin kullanılmasının nedeni de sadece güçlü manyetik alanların bu kadar sıcak plazmayı tutabilmesidir.
Japonya’da faaliyete geçen JT-60SA nükleer füzyon reaktörü, hem füzyon enerjisi üzerinde yapılan bilimsel çalışmalar hem de bu teknolojinin fizibilitesi ve günlük yaşama uyarlanabilirliği bağlamında büyük önem taşıyor.
Nükleer füzyon nedir, neden önemli?
Basitçe söylemek gerekirse, nükleer fisyon bir atomun ikiye bölünmesidir. Nükleer füzyon ise iki hafif atomun nükleer reaksiyonlar sonucu birleşerek daha ağır bir atom oluşturmasıdır. Günümüzde Akkuyu Nükleer Enerji Santrali gibi operasyonel nükleer santrallerin tamamında fisyon teknolojisi kullanılıyor. Ancak nükleer fisyon süreci, hem zincirleme reaksiyonların kontrol altında tutulmasının güçlüğü hem de yüksek seviyede uzun ömürlü radyoaktif atık ürettiği için son derece tehlikeli bir süreçtir.
Öte yandan, füzyon ise hem pozitif yüklü ve birbirini iten atomların birbirine bağlanmasını sağlamak için ihtiyaç duyulan son derece yüksek atomik enerji hem de ana ısı kaynağı harici bir kaynaktan ziyade füzyon reaksiyonunun kendisinden gelen yanan plazmaların davranışının anlaşılmasında yaşanan zorluklar nedeniyle yönetilmesi son derece zor bir süreç. Yani füzyon, fisyona kıyasla çevresel etkileri açısından çok daha temiz bir süreç olsa da hem başarılması, hem kontrolü hem de uygulanabilirliği (sisteme verilen enerji – sistemden elde edilen enerji kıyası gibi) oldukça zorlayıcı bir süreçtir.
Temiz nükleer enerji hayali gerçek mi oluyor?
Bilim insanlarından iklim değişikliği aktivistlerine ve enerji endüstrisi profesyonellerine kadar pek çok kişi bu sürecin dünyayı beslemek için kullanılmasına umut bağlamış durumda. Atomları birleştirmek yerine bölen ve tehlikeli atık ürünler üreten nükleer fisyonun aksine, füzyonun temiz olduğu düşünülmektedir. Ayrıca Avrupa Komisyonu Enerji Genel Müdürlüğü’nün açıkladığı üzere “Füzyon enerjisi üretimi karbondioksit üretmez” ki bu da onu net sıfır emisyona giden yolda önemli bir teknoloji haline getiriyor. Füzyon reaksiyonu özünde güvenli bir süreç zira yakıt kaynağı veya güç kaynağı kapatıldığında fizyon reaktörlerinin aksine durur. Yüksek seviyede uzun ömürlü radyoaktif atık üretmez.
Etkinliğin bir videosu, açılışında tokamak’ın aktivasyonu için geri sayımı gösteriyor. Aktivasyonun ardından plazma akımı bir mega ampere ulaştı. Boşalma süresi on saniyeydi ve yaklaşık 140 metreküp plazma yarattı. Bu miktar, insanlığın şimdiye kadar yarattığı süper sıcak yıldız benzeri maddenin en büyük hacimli üretimi anlamına geliyor.
Etkinlikle ilgili yapılan bir duyuruda AB ve Japonya’nın JT-60SA’nın gelecekteki füzyon reaktörlerinin tasarımına ışık tutacak araştırmalara devam edebilmesi için operasyonlarını ve teknik yükseltmelerini destekledikleri yinelendi. JT-60SA’daki “SA” harfi “süper gelişmiş” anlamına geliyor ve JT-60’ın ekstra süper iletken bobinler ve diğer donanımlarla geliştirilmiş halini yansıtıyor.
JT-60SA’nın inşaatına 2013 yılında başlandı ancak 2016 yılında yapılması planlanan açılış birkaç kez ertelendi. Örneğin 2021’de yaşanan bir kısa devre, 100’den fazla elektrik bağlantısında yalıtımın yeniden yapılmasını gerektirmişti. Ekim 2023’te JT-60SA ilk plazmayı elde ettiğinde dünyanın en büyük operasyonel süperiletken tokamakı oldu. Tokamak içindeki aşırı yüksek sıcaklıklar sonunda hidrojen parçacıklarını doğal elektromanyetik dirençlerinin üstesinden gelmeye ve helyum oluşturmak için birleşmeye zorlamak için yeterli olabiliyor. Tüm bu süreç ışık ve ısı şeklinde enerji açığa çıkarıyor ki bu da aslında Güneş’in iç işleyişini taklit eden bir süreç.
JT-60SA, AB ve Japonya’nın üzerinde iş birliği yaptığı füzyonla ilgili üç cihazdan birisi durumunda. Bir diğer tesis olan Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör (ITER) projesi üzerindeki çalışmalar ise devam ediyor. ITER’in ana reaktörü ve ilk plazmasının 2025 yılında devreye girmesi planlanıyor. Halen Fransa’da yapım aşamasında olan ITER, bilim insanlarının JT-60SA üzerindeki testlerden elde ettikleri bilgiler üzerine inşa edilecek.
