Düşük karbonlu enerji arayışında büyük dönüm noktası: Nükleer füzyon teknolojisi

Oxfordshire'da bir füzyon deneyi olan Joint European Torus'taki (JET) araştırmacılar, beş saniyelik bir füzyon patlaması sırasında 59 megajul, yaklaşık 14 kg TNT'ye eşdeğer, ısı üretti. Bu aynı tesis tarafından kırılan 1997'deki 21.7 megajüllük bir önceki rekoru ikiye katladı. Culham Füzyon Enerjisi Merkezi'nin yirmi  yılı aşkın çalışmalarının bir sonucu olan bu başarı füzyonun uygulanabilir ve sürdürülebilir bir düşük karbonlu enerji kaynağı olma yolunda büyük bir dönüm noktası olarak görülüyor. Aynı zamanda yıldızların gücünden yararlanma olasılığını gerçeğe bir adım daha yaklaştırdı.

Imperial College London'da nükleer materyaller konusunda çalışan Dr. Mark Wenman, deneyin füzyon enerjisini yalnızca beş saniye serbest bırakmasına rağmen, füzyonun gelecek için sürdürülebilir bir enerji kaynağı olduğunu kanıtlama yolunda önemli bir kilometre taşı olduğunu söyledi.

Simit şeklindeki JET, güneşin merkezinden 10 kat daha sıcak olan 150m santigrat dereceye kadar ısıtılan plazmaları veya yüksek oranda iyonize gazları içerecek şekilde inşa edilmiştir. Böyle aşırı sıcaklıklarda, atom çekirdekleri birleşerek yeni elementler oluşturabilir ve büyük miktarda enerji açığa çıkarabilir.

JET'teki deneyler, füzyon teknolojisinin helyum gazı oluşturmak üzere birleşen döteryum ve trityum olarak bilinen iki hidrojen izotopuna dayalı bir yakıtla mümkün olup olmadığına odaklandı. Sonuçta yakalanan başarı, Fransa'nın güneyinde inşa edilen daha büyük bir füzyon projesi olan Iter için önemli bir dayanak oluşturuyor. Iter'in 2035'te döteryum-trityum yakıtını yakmaya başlaması ve nihayetinde plazmasını yüksek sıcaklıkta tutmak için kullandığından daha fazla ısı üretmesi planlanıyor. Iter ile her şey yolunda giderse, bir sonraki adım, kullandığından daha fazla elektrik üreten ve şebekeye bağlı bir Avrupa enerji santrali inşa etmek.

Birleşik Krallık Atom Enerjisi Kurumu başkanı Prof. Ian Chapman bu gelişmeyi iklim krizi odağında ele aldı. "İklim değişikliğinin etkilerini ele almak için önemli değişiklikler yapmamız gerektiği açık ve füzyon çok fazla potansiyel sunuyor." diye belirtti.

Nükleer enerji yaratmanın iki yolu bulunuyor: mevcut nükleer santrallerde kullanılan fisyon ve füzyon. Fisyonda, ağır uranyum atomlarının enerjiyi serbest bırakmak için daha küçük atomlara bölünmesi gerekiyor. Füzyonda ise enerji tam tersi şekilde elde ediliyor: küçük, hafif atomlar, güneşin plazma çekirdeğinde olduğu gibi, daha büyük, daha ağır atomlar halinde bir araya geliyorlar.

Nükleer füzyon uzun zamandır geleceğin enerjisi olarak kabul ediliyor. Sera gazı salımına neden olmayan sonsuz bir güç kaynağı olarak görülüyor ve 1 kg füzyon yakıtı 1 kg kömür, petrol veya gazdan yaklaşık 10 milyon kat daha fazla enerji içeriyor. Sağladığı enerji miktarı fisyondan da fazla olduğu gibi yüksek düzeyde nükleer atık üretmez. Ayrıca herhangi bir terslik anında plazma saniyeler içinde soğuyup reaksiyonu durduracağı için nükleer bir risk de taşımıyor. Son gelişmeler sürdürülebilir enerji arayışında büyük bir umut yaratsa da füzyon teknolojisinin 2050’ye kadar ulaşılması planlanan net sıfır taahhütlerine ne kadar katkı sunacağı tartışılıyor.

Imperial College London Nükleer Mühendislik Merkezi direktörü Dr Michael Bluck, bu reaktörlerin prensipte ana yakıt olarak suyu kullandığını belirtiyor.  Ancak, bu düşüncenin yanıltıcı olabileceğine dikkat çekiyor. Füzyon teknolojisinin kullanımı yakıt olarak iki hidrojen izotopu olan döteryum ve trityum gerektiriyor. Döteryum deniz suyunda doğal olarak bulunuyor ve elde edilmesi nispeten kolay olsa da, trityum son derece nadirdir ve füzyon reaktörlerinin lityumdan kendilerinin üretmesi gerekiyor. Bu durumun ileride, piller ve füzyon arasında kaynaklar için rekabete neden olacağını düşünenler bile var.

Hükümetler arası İklim Değişikliği Paneli'nin 2018'deki raporu, küresel ısınmayı 1,5°C ile sınırlamak için dünyanın 2050 yılına kadar net sıfır hedefine ulaşması gerektiğini söylüyordu. Füzyonun ne zaman kullanıma girebileceğine ilişkin tahminler, 2030 ile 2050 ve sonrası arasında değişiyor. Bu durum füzyon teknolojisinin 2050 net sıfır hedefine büyük katkılarda bulunamayacağını gösteriyor.

Her ne kadar net sıfır dönüşümüne katkı sağlayamayacak olsa da füzyonun en olası rolü, karbon sonrası bir toplumda bir enerji kaynağı olmaktır. Ayrıca 2050 hedefinin çok ötesinde, mevcut CO2'yi atmosferden çıkarmak için büyük ölçekli bir güç kaynağı olarak füzyona ihtiyaç duyuluyor.

Füzyon teknolojisinin birçok avantajı ve yaşanan pek çok gelişme bulunsa da bunların mümkün olduğunca hızlı bir şekilde karbonsuzlaştırma hedefine gölge düşürmemesi gerekiyor. Şu anda yapılan yatırımların tam bir dönüşümü karşılayamayacak olduğu da göz önünde bulundurulduğunda yeşil dönüşüm için füzyon teknolojilerini beklememek daha doğru gözüküyor.