Enerji
İlk Ticari Nükleer Füzyon Projesi Duyuruldu
Securities.io sitesini Google'daki tercih ettiğiniz kaynaklara ekleyin
Füzyon, En Üst Düzey Enerji Kaynağı
Kararlı, güvenilir, ucuz ve karbon‑nötr enerji kaynakları giderek daha acil bir konu haline geldikçe, tüm gözler nükleer çözümlere odaklandı.
Bu, uranyum, toryum veya plütonyum gibi ağır atomların bölünmesi anlamına gelen nükleer fisyonu da içerir. Bu teknoloji, kömür ve gaz santrallerinin aşamalı olarak kapatılmasıyla birlikte dramatik bir geri dönüş yapıyor , baz yük güç üretimi ihtiyacına rağmen ve ulaşım, ısıtma ve endüstriyel üretimin elektrifikasyon trendleriyle birlikte.
Ancak, bu sorunlardan muaf değildir, daha gelişmiş 4. nesil nükleer santraller için bile. En dikkat çekeni, hâlâ yüksek derecede radyoaktif maddelerin işlenmesini gerektirmesidir; bu, halkın hâlâ temkinli olduğu ve tamamen çevre dostu olamayacağı bir konudur.
Bu yüzden bilim insanları, Güneşi besleyen aynı fenomen olan hidrojen gibi atomları birleştiren nükleer füzyon vaatlerine bakıyor.
Kaynak: Nature
Bu, evrendeki en bol element olan bir yakıtı kullanacak ve yalnızca zararsız helyum veya lityum üretecek. Ayrıca, patlama ya da kontrolsüz zincir reaksiyonu riski olmadan temelde sınırsız enerji sağlayacak kadar güçlü olacaktır.
Sorun, gerekli koşulları üretmenin o kadar zor olması ki, şu ana kadar hiçbir füzyon reaktörü ticarileşmeye yaklaşamamıştır.
Bu, en azından Commonwealth Fusion Systems (CFS)’e göre, on yıldan kısa bir sürede değişebilir. Şirket, Virginia’da ilk ticari füzyon reaktörünü inşa etmeye doğru ilerlediğini yeni duyurdu.
CFS Reaktör Projesi
Commonwealth Fusion Systems, ARC reaktörünün Virginia enerji şebekesi için 400 MW üretmesini hedefliyor; bu, 150.000 evin enerjisini karşılayacak kadar yeterlidir.
Bu, nükleer füzyon alanında radikal bir ilerlemedir; çünkü ilk ölçeklendirme reaktörünün 20‑30 yıl uzakta olduğu düşünülüyordu. Uluslararası dev proje ITER (Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör) bile 2039’dan önce tamamlanması beklenmiyor.
Buna karşılık, CFS reaktörünün Dominion enerji şirketine ait bir sahada inşa edilmesi planlanıyor (D ). Şirket, bunun 2030’ların başında mümkün olabileceğini görüyor.
“Müşterilerimizin güvenilir karbon‑sız güç ihtiyacının artması, mümkün olduğunca çeşitli bir enerji üretim seçenekleri menüsünden faydalanır ve bu ruhla, CFS’in çabalarına yardımcı olmaktan memnuniyet duyuyoruz.”
Edward H Baine – Dominion başkanı
Commonwealth Fusion Systems
CFS Teknolojisi
Bu projenin ne kadar gerçekçi olduğunu anlamak için CFS tarihine bakmamız gerekir. Şirket, 2018 yılında MIT’den ayrıldı ve o zamandan beri, özellikle İtalyan petrol devi Eni’den 2 milyar dolar topladı. CFS, plazmayı bir torus (halka) içinde oluşturan “klasik” tokamak tasarımına dayalı bir füzyon reaktörü geliştiriyor.
Kaynak: DOE
(Nükleer füzyon ve farklı reaktör tasarımları hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz “Nükleer Füzyon – Ufukta En Üst Düzey Temiz Enerji Çözümü” ve süperiletkenlik hakkında “Süperiletkenlikte İlerleme: Yeni Bir Teknolojik Devrime Yol Açıyor”)
CFS, MIT iş birliğiyle geliştirilen yüksek sıcaklık süperiletken (HTS) manyetikleri kullanıyor. Bu manyetikler, deuterium‑trityum plazmasını kontrol edip sıkıştırarak nükleer füzyon oluşturacak.
Sıvı bir “blanket” (örtü), bu enerjiyi ısı olarak yakalar ve ardından suya aktararak bu su buhar türbini döndürüp güç üretir. Deuterium neredeyse her yerde bulunur ve deniz suyundan filtrelenebilir, ARC örtüleri ise doğal olarak trityum üretecektir.
2021’de 20 tesla HTS manyetik geliştirdi, önceki manyetik performansına göre 100‑1.000 kat iyileşme ve şimdiye kadar inşa edilen en büyük manyetik.
Bu manyetikler, şimdi yeni ve rekor kıran bir tasarım olan Merkezi Solenoid Model Bobini (CSMC) içinde birleştiriliyor. 2024’te şirket, bu manyetiklere güç sağlayan yüksek akım yoğunluklu, yüksek sıcaklıklı süperiletken bir kablo teknolojisini de yayımladı.
Yakıt kullanımı, tüm nükleer füzyon teknolojileri gibi, çok kompakt olacaktır:
“Sadece az miktarda ihtiyaç duyulduğu için, yeni bir tesis açıldığında 30 yıllık ARC yakıtı tek bir kamyonla teslim edilebilir; bu, ileride fiyat değişikliği riski ve küresel olarak sorunlu tedarik zincirlerine bağlanma olmaksızın gerçekleşir.”
Gelecek Reaktör Serileri
HTS manyetikleri, SPARC’ı inşa etmek için kullanılacak; bu reaktör, hidrojen plazmasını tutuşturarak füzyondan tükettiğinden daha fazla enerji üreten ilk net‑enerji füzyon reaktörü olmayı hedefliyor.
SPARC, Massachusetts’taki CFS kampüsünde zaten inşa aşamasında, ancak henüz ilk plazmasını üretmedi.
Kaynak: CFS
SPARC göstergecisinde her şey yolunda giderse, Virginia’da inşa edilecek ARC bir sonraki adım olacaktır.
Kaynak: CFS
SPARC teknolojiyi test etmek için bulunurken, ARC tasarımın ekonomik yönlerini test etmek için olacak. Her ARC, büyük bir mağaza büyüklüğünde olacak ve benzer bir alan ihtiyacına sahip olacaktır.
Kaynak: CFS
Bir sonraki adım, ARC’ı seri üretime geçirmek; bu, üretim maliyetlerini azaltmayı ve AR‑GÖ maliyetlerini yaymayı hedefliyor.
Ciddi Onaylar
CFS, sadece Dominion ve Eni tarafından onaylanmakla kalmayıp, aynı zamanda 2022’de beş yıllık iş birliği anlaşması imzaladığı Birleşik Krallık Atom Enerjisi Ajansı tarafından da onaylanmaktadır.
CFS’nin araştırma çabaları, ABD Enerji Bakanlığı’nın iki programı olan Advanced Research Projects Agency–Energy (ARPA‑E) ve Fusion Energy Sciences (FES) tarafından verilen ödüllerle finanse edildi.
MIT uzmanları da CFS ile yakından ilgileniyor:
“TFMC’nin misyonu istikrarlı bir güç göstermeyken, CSMC’nin hızı göstermesi gerekiyordu.
Yüzlerce el, bu bobini taslak tahtasından uzun ve karmaşık test programına kadar dokundu. Bu sıkı bağlanmış ekibin gösterdiği zekâ, azim ve yürek, emeklerinden doğan bobin kadar etkileyiciydi.”
Ted Golfinopoulos, MIT’in füzyon reaktörleri üzerine çalışan baş araştırmacılarından biri.
CFS Değerlendirmesi
Commonwealth Fusion Systems’ın manyetik teknoloji alanındaki başarıları dünya çapındadır. Tokamak reaktörünün temel kavramı olan stabil manyetik hapsolma, nükleer füzyon bulmacasını çözmek için eksik anahtar olabilir.
Her ne olursa olsun, bu teknoloji sadece füzyon uygulamaları için değil, çok değerli bir teknoloji olacaktır.
Bununla birlikte, CFS hedeflerinin ve zaman çizelgesinin ne kadar iyimser olduğunu söylemek için hâlâ erken. Nükleer füzyon, vaat edilen prototiplerin çoğunun beklenenden daha az stabil veya üretken çıktığı bir alandır.
Dolayısıyla, CFS manyetiklerinin ek gücünün güvenilir, karlı füzyon plazması üretmek için yeterli olup olmadığı belirsiz.
Olası çözülmemiş sorunlara bir örnek olarak, reaktör içindeki trityum üreten örtünün, plazma üretimi sorunsuz ilerlese bile, beklenildiği kadar üretken veya dayanıklı olmayabileceği görülüyor. Gücü geri toplamak ve onu elektrik enerjisine dönüştürmek, reaktöre on yıllarca zarar vermeden zorlayıcı olabilir.
Bununla birlikte, CFS ve Dominion Energy’nin gösterdiği güven, nükleer füzyonun büyük ilerleme kaydettiğini gösteriyor. Yeni malzeme geliştirebilen veya plazmayı gerçek zamanlı stabilize edebilen yapay zekâyla birlikte, sınırsız ucuz enerjiye ulaşmamız sadece 1‑2 on yıl uzakta olabilir; bu da tuzdan arındırma, uzay keşfi, iç mekan tarımı vb. uygulamaların anında büyük ölçekli olarak yayılmasını sağlayacaktır.
Füzyon Şirketleri
Şu anda, nükleer füzyonu ticari olarak uygulanabilir hâle getirmeye yalnızca odaklanan şirketlerden hiçbiri halka açık değildir. Bunlar arasında Helion, General Fusion (GFUZ ), Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy ve NEO Fusion bulunmaktadır.
Nükleer füzyon alanındaki girişimlerin kapsamlı bir listesini Dealroom’un özel sayfasında bulabilirsiniz.
Yine de, konseptini enerji üretiminden uzay itişine yönlendiren, füzyon alanında aktif olan bir halka açık şirket vardır: Lockheed Martin (LMT ).
LMT Fiyat Grafiği
Alanın özel şirketlerin domine ettiği bir alanda, savunma sektörünün devlerinden biri olan halka açık şirket Lockheed Martin Corporation, dikkat çekici bir istisna oluşturuyor.
Lockheed, 2010’ların başından beri 2020’lerde hazır olmasını beklediği bir nükleer füzyon reaktörü olan Compact Fusion üzerinde çalışıyordu. Ancak, projenin üzerindeki çalışmaların 2021’de durdurulduğu duyuruldu.
Şirket, bu proje hakkında ilk kamu duyurusundan bu yana çok gizli davrandı. Bugüne kadar, şirketin bu fikri neden bıraktığı belirsiz.
Aynı zamanda, konsepti tamamen terk etmediği görülüyor; özellikle 2024’te füzyon motoru geliştiren bir girişim olan Helicity’ye yapılan yatırımlarla.
Fikir, uzay araçlarını kısa füzyon patlamalarıyla itmek. Helicity, General Fusion ile aynı yaklaşım olan bir plazma silahı kullanmayı planlıyor. Potansiyel olarak, Lockheed’in iç sonuçları, tasarımının enerji üretimiyle uyumlu bir şekilde füzyonu sürdüremediğini göstermiştir.
Ama belki de, aynı zamanda, kısa patlamalar uzaydaki itiş ihtiyacı için yeterli mi ve gerçek bir ürün haline gelmeye çok daha yakın mı? Bu aynı zamanda şirketin genel uzay ve savunma odaklı profiline daha uygun olur.
