Nükleer Füzyon – Ufuktaki Nihai Temiz Enerji Çözümü

Yıldızların Gücü

Nükleer enerjinin birçok insan nezdinde kötü bir itibarı var. Çernobil veya Fukushima gibi felaketlerin itibarını lekelemesi nedeniyle bu kısmen haklı.

Diğer insanlar ise atomları bölmekten başka bir şeyin enerji üretmenin ilkel ve verimsiz bir yolu olduğunu düşünerek tam tersi bir görüşe sahipler. Ayrıca nükleer enerjinin sağlayabileceği düşük karbon emisyonlarına ve oldukça istikrarlı baz yük gücüne de işaret ediyorlar.

Nükleer enerjinin de bu kapsamda yer alması muhtemel gelecekteki enerji karışımımız, özellikle 4^th nükleer reaktör nesli devreye girmeye başlıyordaha temiz, daha güvenli ve daha verimli olacak.

Ancak bu reaktörlerin tümü nükleer kavramına dayanmaktadır. fizyon. Uranyum, toryum, plütonyum gibi çok ağır atomları alıp, daha hafif elementlere bölündüklerinde enerji topluyorlar.

Nükleer enerjinin bir diğer türü ise nükleerdir. füzyon. Çok hafif elementlerin alınmasına ve bunların daha ağır elementlere dönüştürülmesine dayanır.

Her yıldız devasa bir nükleer füzyon reaktörü olduğundan, nükleer füzyon kelimenin tam anlamıyla evrene güç veren şeydir. Her saniye, Güneş 600 milyon ton hidrojen tüketiyor. Referans olarak bu, güneşin her 70,000 yılda bir Dünya'nın tüm kütlesi kadar hidrojen tükettiği anlamına gelir.

Yeterince komiktir ki, bu, güneş enerjisinin (rüzgâr, biyokütle ve hatta sonuçta fosil yakıtların yanı sıra) ekstra adımlar haricinde gerçekte sadece nükleer füzyon gücü (güneşten gelen) olduğu anlamına gelir.

Yani eğer bunun çok küçük bir kısmını Dünya'da kopyalayabilirsek, neredeyse sınırsız bir enerji kaynağına erişebiliriz. Nispeten nadir bulunan uranyum veya toryumun aksine hidrojen, evrende mevcut olan tüm maddenin %74'ünü oluşturur.

Fisyon Vs. Füzyon

Doğal gaz veya petrol gibi molekülleri yaktığımızda, molekülün kimyasal bağlarında bulunan enerjiyi serbest bırakırız. Bu oldukça yüksek bir enerji düzeyidir ancak atomların kendisinde bulunan enerjiyle aynı aralığa asla yakın değildir.

Bu nedenle 1 kg uranyum, 2.7 milyon kg kömürle aynı miktarda enerji içerir. Hidrojen füzyona uğradığında daha da güçlü olur.

Nükleer enerjiyi tartışırken neden hem füzyondan hem de fisyondan enerji elde edebileceğinizi anlamak kafa karıştırıcı olabilir.

Bunun nedeni, atom çekirdeğinin içerdiği enerjinin, elementin ağırlığına bağlı olarak değişmesidir. Ağır elementlerin çekirdekleri orta ağırlıktaki elementlere göre daha fazla enerji içerir, dolayısıyla bölündüklerinde bu enerjinin bir kısmını ısı ve radyasyon olarak açığa çıkarırlar. Bu ısı, nükleer santrallerde enerji üretmek için topladığımız ısıdır.

Ancak çok hafif elementler daha da enerjiktir. Yani onları orta ağırlıkta elementlerle birleştirdiğimizde daha da fazla enerji açığa çıkarıyorlar.

Kaynak: Tabiat

Sonuç olarak nükleer füzyon, atomların bölünmesinden 3-10 kat daha fazla enerji üretebilir.

Mümkün olan en hafif element olan hidrojenin aşırı bolluğuyla birleştiğinde bu, teorik olarak nükleer füzyonu, yalnızca tüm evrendeki toplam madde miktarıyla sınırlı olan sınırsız bir güç kaynağı haline getiriyor.

Güneş sisteminde bile gaz devleri ve kuyruklu yıldız bulutları o kadar çok hidrojen içeriyor ki, bu miktar Dünya'nın tüm kütlesini gölgede bırakıyor.

Gerçekçi olmak gerekirse, mevcut enerji tüketimimizin 1,000'ini kullanan bir insan uygarlığının bile yakıtı asla bitmeyecektir.

Daha da iyisi, hidrojen füzyonunun ortaya çıkan ürünü olan helyum, toksik olmayan, hafif ve kimyasal olarak reaktif olmayan bir gazdır. Yani süreç bittiğinde uğraşılacak kötü nükleer atık yok.

Füzyon Zordur

Neden henüz insan uygarlığını nükleer füzyonla güçlendirmedik?

Sorun şu ki nükleer füzyona ulaşmak zor. Hidrojen atomlarının çekirdekleri pozitif elektrik yüküne sahiptir ve doğal olarak birbirlerini iterler. Bu nedenle, iki ultra güçlü mıknatısın birbirini itmesi gibi, onları füzyon için birbirine yeterince yaklaştırmak çok zor olabilir.

Doğada, yalnızca bir yıldızın tamamının ezici yerçekimi, hidrojen atomlarını füzyonu tetiklemeye yetecek kadar yakına itmeye yeterlidir. Jüpiter kadar büyük bir şey bile bunu başarmak için hala "çok küçük".

Yani hidrojen atomlarının Dünya'da birbirine yaklaşmasını sağlamak çok ama çok zordur.

Ancak bu ilk kez 1950'lerde füzyon makinesiyle yapıldı ve başarıldı. Bu makineler füzyon yaratmanın fizibilitesini gösterdi ancak füzyonu tetiklemek için kullanılan enerjiyle karşılaştırıldığında yeterli enerjiyi geri döndürmede başarısız oldu.

(Tteknik olarak büyük ölçekli nükleer füzyon 1952 gibi erken bir tarihte ilk termonükleer bombayla başarılmıştı, ancak bu güvenli bir güç kaynağı yaratmak için pek kullanışlı bir teknik değil).

Füzyonla ilgili bir başka sorun da nükleer füzyon plazmasının aşırı derecede sıcak olması, genellikle 100 milyon santigrat derecenin üzerinde olmasıdır. Bu yüzden mükemmel bir şekilde muhafaza edilmesi gerekiyor, yoksa reaktörü eritecek.

Çözülmesi gereken tüm bu problemler nedeniyle nükleer füzyon yavaş ilerleyen bir alan haline geldi ve şu alaycı yorumla "Füzyon her zaman 30 yıl gelecektedir anlayışının sonucu olarak, buzdolabında iki üç günden fazla durmayan küçük şişeler elinizin altında bulunur.

Yerçekimini Değiştirmek

Nükleer füzyon reaksiyonunu tetiklemek için kullanılanla karşılaştırıldığında, füzyondan yeterli enerjinin geri yaratılması sorunu, alanda tekrarlanan bir sorundur. Füzyonun elde edilmesi çok zor olduğundan, sadece birkaç hidrojen atomunu sıkıştırmak bile son derece enerji yoğundur.

Şu ana kadar birçok yöntem önerildi.

Her birinin "çalıştığı", yani hidrojenin veya diğer hafif elementlerin daha ağır elementlere dönüşmesine ve enerji açığa çıkmasına neden olduğu kanıtlanmıştır.

Tokamaklar

Füzyon reaktörleri, nükleer füzyon plazmasının tutulabileceği, manyetik alanlara sahip çörek şeklinde bir alan yaratır.

Bu, şu anda ticari bir füzyon reaktörüne dönüştürülme şansının en yüksek olduğu düşünülen tasarımlardan biridir. İlk tokamak 1958 yılında inşa edildi ve temel konsepttir. ITER (Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör), ticari füzyonu geliştirmeye yönelik en büyük araştırma çabası, teknolojik olarak gelişmiş ülkelerin neredeyse tamamı projeye katılıyor.

Kaynak: DOE

Ancak ITER önemli gecikmelerin olduğu sorunlu bir proje oldu. Geçtiğimiz günlerde enerji üreten reaksiyonların 2039'dan önce gerçekleşmeyebileceği açıklandı.

Diğer Mıknatıslı Füzyon Reaktörleri

Tokamakların yanı sıra diğer tasarımlar da plazmayı sıkıştırmak ve sınırlamak için mıknatıslar kullanır. Buna yıldızlaştırıcılar, küremaklar ve kompakt toriler dahildir.

Bir yıldız reaktöründe halka şekli düzensiz/bükülmüş durumdadır. Teorik olarak, daha uzun süreli füzyon reaksiyonlarına ve daha stabil bir plazmaya izin verebilir. Pratikte yapımı çok zordur ve tokamaklardan daha zor olduğu düşünülmektedir. Bu ekstra karmaşıklık düzeyi aynı zamanda bilgisayarda modellemeyi çok zorlaştırdı, tahmin edilmesi zorlaştı ve yapımı daha pahalı hale geldi.

Sferomaklar tokamaklara benzerler ancak manyetik alanı indükleme şekilleri bakımından biraz farklıdırlar.

Kompakt toroidler Simitin merkezinde (halka şekli) manyetik bobin olmadan füzyon oluşturmaya çalışarak karmaşık mıknatıslara olan ihtiyacı azaltın.

Lazerler

Hidrojen atomlarını bir mıknatısla bir araya sıkıştırmak yerine, lazer kullanan başka bir yaklaşım, onları birbirleriyle çarpışacak kadar sıcak hale getirmeye çalışıyor, bu da anında hidrojen atomlarını bir araya iten şok dalgaları yaratıyor.

İyi bir örnek ABD Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF)192 güçlü lazer ışınını kurşun kalem silgisi büyüklüğündeki bir hedefe yönlendiren, güçlendiren, yansıtan ve odaklayan. Bu, tek bir noktada 500 trilyon watt'lık maksimum güç sağlar.

Kaynak: Britannica

Bu, bir gün uygulanabilir ticari füzyon sağlama ihtimalinin yüksek olduğu düşünülen diğer ana tasarımdır.

Mıknatıs tabanlı füzyon, karmaşık matematik ve süper iletken malzeme bilimiyle mücadele ediyor. Lazer kaynaklı füzyon, enerjiyi düzgün bir şekilde iletmek ve yakıtı füzyonun gerçekleşmesi için yeterince yoğun ve homojen tutmakta zorlanıyor.

Elektrikli İtme

Yapay olarak füzyon elde etmenin son olası yöntemi, plazmayı daha sıkı sıkıştıran manyetik alanı oluşturmak için elektrik akımlarını kullanmaktır veya Mıknatıslanmış Hedef Füzyonu (MTF).

Böyle bir yöntem, Z tutamBaşka bir yöntem ise pnömatik pistonları ve plazma enjeksiyonunu kullanır. Bir parçacık hızlandırıcı da belki aynı prensibe ulaşabilir.

Kaynak: IEEE

Genel olarak bu tasarımlar tokamak veya lazer bazlı füzyondan çok daha kompakt olma eğilimindedir.

Özellikle özel füzyon şirketlerinin tercih ettiği yaklaşımdır. Genel Füzyon ve helion.

Ticari Füzyona Giden Adımlar

Verim

Yukarıda açıklandığı gibi, füzyon hâlâ deneysel bir alandır ve ticari olarak uygulanabilir bir tasarıma yönelik henüz belirgin bir yol yoktur.

Genel olarak füzyon reaktörlerinin verimi artıyor; bu, füzyonu tetiklemek için kendilerine enjekte edilen enerjiden giderek daha fazla füzyon enerjisi üretmeye başladıkları anlamına geliyor.

2022 yılında ABD Ulusal Ateşleme Tesisi'ndeki araştırmacılar şunları açıkladı: "harcadıklarından daha fazla enerji üreten bir reaksiyon yarattılar anlayışının sonucu olarak, buzdolabında iki üç günden fazla durmayan küçük şişeler elinizin altında bulunur.

Uygulamada bu iddia biraz yanıltıcıdır: Lazerle çalışan tasarım gerçekten de 2.05 megajoule enerji sağladı ve füzyon yoluyla 3 megajoule enerji enerjisi yarattı.

Bu, 2.05 megajoule lazer yaratmanın gerekli olduğu gerçeğini göz ardı ediyor. bu lazer ışınlarını oluşturmak için toplam 322 megajoule enerjiye eşdeğer elektrik tüketildi. Yani pratikte toplam enerji getirisi, bu modelde "gerçek" bir pozitif getiri sağlamak için hâlâ 100 kat çok küçük. Ve pratikte bundan daha da düşük çünkü elbette üretilen ısının tamamı tekrar güce dönüştürülemiyor.

Yine de bu önemli bir kilometre taşı ve etkileyici bir başarıdır.

Plazma Kararlılığı ve Reaksiyon Süresi

Anahtar kısım, önceki enerji salınımının daha fazla füzyonu tetiklemek için yeterli olduğu, kendi kendini sürdüren bir füzyon reaksiyonunun durumunu değerlendirmek olacaktır. Yakın zamana kadar füzyon reaksiyonları en iyi ihtimalle birkaç düzine saniye sürüyordu. Gelecekte ticari olarak uygun bir reaktörde, daha kararlı plazma sayesinde bu tür reaksiyonlar düzinelerce dakika, hatta saatler sürebilir.

Bu pek çok kişinin beklediğinden daha yakın olabilir Fransa'daki WEST (Kararlı Durum Tokamak'ta Tungsten (W) Ortamı) cihazıyla elde edilen 6 dakikalık uzun füzyonun tamamıyla yeni bir rekor.

Bu, tungsten gibi gelişmiş malzemelerin yenilikçi kullanımının, klasik füzyon reaktörü tasarımlarına göre nasıl büyük bir gelişmeye yol açabileceğini gösteriyor. Tungsten ve bu sektörde bulunması zor yatırım fırsatları hakkında daha fazlasını yazımızdan okuyabilirsiniz”Tungsten – Yüksek Teknolojinin Gizli Metali anlayışının sonucu olarak, buzdolabında iki üç günden fazla durmayan küçük şişeler elinizin altında bulunur.

Ucuz Süperiletkenler

Bu adım, özellikle mıknatıs bazlı füzyon reaktörü tasarımları için ve aynı zamanda diğerleri için de gereklidir; çünkü güç seviyeleri genellikle sistemin herhangi bir yerinde bazı süper iletken malzemelerin kullanılmasını gerektirir.

Şans eseri, daha iyi süperiletkenler, hatta oda sıcaklığında süperiletken teknolojisi hızla ilerliyor. O konunun ayrıntılarını yazımızdan okuyabilirsiniz”Süperiletkenlikte İlerleme Yeni Bir Teknolojik Devrime Yol Açıyor anlayışının sonucu olarak, buzdolabında iki üç günden fazla durmayan küçük şişeler elinizin altında bulunur.

AI

Plazma, maddenin diğer 3 halinden (katı, sıvı, gaz) çok farklı, inanılmaz derecede karmaşık bir halidir. Son derece sıcaktır ve genel olarak hızla çok dengesiz hale gelir.

Kararsız plazma reaktörde uzun süre kapalı kalmama eğiliminde olduğundan nükleer füzyon süreci kesintiye uğrar.

Bunu telafi etmek için nükleer reaktör mıknatısları, manyetik alanı gerçek zamanlı olarak ayarlayarak plazmayı sürekli olarak stabilize etmeye çalışır. Bunlarla ilgili matematik akıllara durgunluk verecek kadar karmaşıktır ve süper bilgisayarlar bile bunlarla mücadele edebilir, özellikle de reaktörün mıknatısına doğru tepkiyi vermek için bunları hızlı bir şekilde gerçekleştirmeleri gerekiyorsa.

Yakın tarihli bir makalede bildirdiğimiz gibi yapay zekadaki ilerleme sayesinde bu durum değişebilir. Orada yapay zekanın plazmadaki kararsızlıkların ortaya çıkışını 300 ms'ye kadar önceden tahmin etmeyi nasıl öğrendiğini açıkladık.

"Artık dengesizliklerin oluşmasını beklemek ve plazma bozulmadan önce hızlı düzeltici önlem almak zorunda değiliz."

Güvenlik

Nükleer füzyon doğası gereği nükleer fisyondan çok daha güvenlidir. Füzyon reaksiyonu, plazma genişlediğinde otomatik olarak durur; bu, kontrolden çıkmış bir zincirleme reaksiyon riski olmadığı anlamına gelir.

Ancak nükleer füzyonun büyük ölçekli bir güç kaynağı haline gelmesinden önce hala birkaç güvenlik sorununu çözmesi gerekecek:

• Bu füzyon reaksiyonlarının tetiklenmesi döteryum-döteryum füzyonundan daha kolay olduğundan birçok reaktör tasarımında trityum kullanılır. Ancak trityum radyoaktif olduğundan herhangi bir reaktör arızası (küçük) radyoaktif kirlenmeye yol açabilir.
• Plazma kararsızlığı ve yüksek enerji fiziği doğal bir risk taşır. Sürekli güç üretme operasyonları sırasında operatörleri güvende tutmak ve reaktörü hasarsız tutmak, iyi güvenlik prosedürleri ve muhtemelen tasarım optimizasyonu gerektirecektir.
• Nükleer füzyon ara sıra nötronlar üretir ve bu nötronlar reaktör duvarını yavaş yavaş radyoaktif atığa dönüştürür. Hacimleri minimum düzeyde olsa da bu atıkların, bileşenlerin veya bir bütün olarak reaktörlerin ömrünün sonunda uygun şekilde işlenmesi gerekecektir.

Afferent Konular

Uzay Füzyonu İtkisi

Şu anda nükleer füzyon öncelikle Dünya'daki enerji üretimi potansiyeli nedeniyle araştırılıyor. Nükleer füzyon konusunda uzmanlaşmanın büyük fayda sağlayacağı bir diğer sektör ise uzay araştırmaları ve kolonileştirmedir.

Yakıt kütlesine kıyasla çok yüksek verimliliği ve aşırı yüksek sıcaklıkları sayesinde nükleer füzyon reaktörleri mükemmel derin uzay tahrik sistemleri oluşturur.

Teorik olarak, kimyasal veya nükleer fisyon motorları gibi alternatiflere kıyasla çok hızlı hızlanma ve seyahat süresi, düşük yakıt gereksinimi ve mürettebat için artırılmış güvenlik sağlayabilir. Erişim kolaylığı ve uzayda hidrojenin aşırı bolluğu ekstra bir avantajdır.

Pratikte, bir füzyon reaktörünü bir uzay gemisine sığacak kadar küçük ve hafif yapmak, Dünya'daki tasarımda ustalaştıktan sonra bile zorlayıcı olabilir.

Nükleer füzyon ticari olarak uygulanabilir hale gelirse, bu durum nükleer füzyon ihtimalinde tamamen devrim yaratacaktır. uzaya dayalı bir ekonomi (buradaki makalemizde füzyonlu ve füzyonsuz olarak tartışıyoruz)ve insanoğlunu anında uzayda yolculuk yapan bir tür haline getiriyoruz.

Soğuk füzyon

Soğuk füzyon tartışmalı bir konudur. Kavramsal olarak bu, nükleer füzyonun plazma olmadan düşük sıcaklıklarda gerçekleştirilebileceği fikridir.

Önerilen bir yöntem, hidrojen atomlarının sıkışıp birbirine kaynaşmaya zorlanacağı şekilde şekil değiştiren malzemelerin kullanılması olacaktır. Bunu başarmak için paladyum, erbiyum ve titanyum gibi hidrojenle aşılanmış metaller önerildi.

1989 yılında araştırmacılar Stanley Pons ve Martin Fleischmann böyle bir füzyona ulaştıklarını iddia ettiler. Ne yazık ki, bilim camiasının bulgularını yıllarca tekrarlamaya çalışmak şu ana kadar başarısız oldu. düşük kaliteli bilim suçlamalarına ve hatta doğrudan sahtekarlığa yol açıyor.

Aşağıdaki tartışma bu kavramın imajına kalıcı olarak zarar verecektir. Bununla birlikte, genellikle Düşük Enerjili Nükleer Reaksiyonlar (LENR), Yoğun Madde Nükleer Bilimi (CMNS) veya Kimyasal Destekli Nükleer Reaksiyonlar (CANR) isimleri altında az sayıda bilim insanı tarafından üzerinde çalışılmaktadır.

2020'lerde, ciddi olmayan araştırma damgasını aşmak isteyen bu alana yeniden bir ilgi oluştu. Özellikle ABD hükümet kurumu ARPA-E, 2023'te düşük enerjili nükleer reaksiyonları (LENR) araştıran araştırma gruplarına fon sağlamak için bir miktar bağış yapacağını duyurdu.aşağıdaki NASA araştırmacılarının 2020'de elde ettiği ilgi çekici sonuçlar.

Soğuk füzyon şu anda oldukça belirsiz ve spekülatiftir. Ancak ciddi ve iyi finanse edilen araştırmaların sahaya geri dönmesi durumu açıklığa kavuşturabilir ve bunun nükleer füzyona ulaşmak için uygun bir yol olup olmayacağını belirleyebilir.

Kabarcık Füzyonu

Başka bir fikir de, baloncuklar çöktüğünde nükleer füzyonun meydana gelebileceğidir; örneğin, ultrasona tabi tutulduğunda suda kabarcıklar oluşabilir; bu fikir bazen sonofüzyon olarak da adlandırılır.

Teorik olarak, bir sıvı içindeki bir kabarcığın çökmesiyle yaratılan şok dalgaları, lazerin neden olduğu şok dalgalarından tamamen farklı olmayan, füzyona neden olacak kadar güçlü olabilir. Bu fenomeni açıklayabilir sonoluminescence (bir baloncuk çöktüğünde hala anlaşılamayan ışık yayılımı).

Fikir, soğuk füzyon kadar tartışmalı ve ana destekçisi geniş çapta eleştirildi.

Ancak bu fikir, son yirmi yıldır süren tartışmaların ortaya çıkardığı kadar ölü olmayabilir.

Mayıs 2024’te “” başlıklı bilimsel bir makale yayınlandı.Döteryumlanmış titanyum tozunun akustik kavitasyonu sırasında nötron emisyonunun gözlemlenmesiUltra prestijli Nature dergisinde yayınlanan ", titanyum parçacıklarıyla karıştırılmış ağır su kabarcıklarıyla olası füzyon olaylarını tespit ettiği iddia edildi.

Nötron üretimini birkaç saat boyunca sürdürmeyi başardık ve deneyi çeşitli koşullar altında birçok kez tekrarladık. Gözlenen nötronların, çarpan kavitasyon jetlerinin mekanik etkisi nedeniyle titanyum kafes içinde çözünmüş döteryum iyonlarının nükleer füzyonundan kaynaklandığını varsayıyoruz.

Titanyum kafesin (soğuk füzyonda olduğu gibi) kavitasyonla (kabarcıklar) karışımı ilgi çekici olmaktan çok daha fazlasıdır ve çok ciddi hakemli bir dergide yayınlanmak, belki de "soğuk kabarcık füzyonu" beklenmedik bir durumla sektöre olan ilgiyi yeniden canlandırabilir. Bilimsel atılım.

Özel Sektörün Girişi

Başlangıcından bu yana, plazma fiziği ve nükleer füzyon alanları çoğunlukla kamu finansmanından elde edilen hükümet araştırmaları tarafından yönlendirildi.

Nükleer silah geliştirme programları için son derece faydalı olduklarından bu mantıklıdır; örneğin ABD Ulusal Ateşleme Tesisi başlangıçta nükleer füzyonu araştırmaktan çok nükleer silah testlerinin yerini almak üzere geliştirildi.

Doğrudan ticari uygulamaları olmayan bir bilim dalı olduğundan, füzyonun finansmanı çoğunlukla kamu ve akademik sektörlerden sağlanmak zorundaydı.

Bu durum 3 faktörün birleşimi sayesinde değişiyor:

1. Sektördeki onlarca yıllık deneyim, ticari şirketler için çalışabilecek geniş bir ücretsiz erişimli bilgi birikimi ve eğitimli bilim insanı yaratmıştır.
2. Nükleer füzyonun ticari olarak gerçekleştirilmeye her zamankinden daha yakın görünmesi yatırımcıların heyecanını artırıyor. Nükleer füzyon belki de asteroit madenciliği ile birlikte enerji ve hammadde kıtlığı sorunlarını kalıcı olarak çözerek aya atılacak nihai adım olduğundan, "ay atışı" tarzı yatırımlar artık popüler.
3. İklim değişikliği, jeopolitik ve kaynakların tükenmesi, bol miktarda karbon nötr enerji kaynağına olan talebi artırmak için birleşiyor.

Dolayısıyla, yeni bir nükleer füzyon çabaları dalgası artık özel şirketler tarafından yürütülüyor; reaktör tasarımlarını ilk prensiplerden yola çıkarak yeniden düzenlemeye çalışıyor, yeni yöntemler araştırıyor ve SpaceX gibi şirketlerin uzay uçuşunda başardıklarını (daha önce düşünüldüğü gibi) füzyon sektörü için kopyalamaya çalışıyor. roketin yeniden kullanılabilirliği imkansızdır).

Füzyon Şirketleri

Şu anda nükleer füzyonu ticari olarak uygulanabilir hale getirmeye çalışan şirketlerin hiçbiri halka açık değil. Bu içerir helion, Genel Füzyon, İngiliz Milletler Topluluğu Füzyonu, ÇAY Teknolojileri, ZAP Enerjive NEO Fusion. Bir tane bulabilirsin Dealroom'un özel sayfasında nükleer füzyon alanındaki girişimlerin kapsamlı listesi.

1. Genel Füzyon

General, füzyonun kamu tarafından finanse edilen bir fizik projesi yerine özel sektör girişimi haline getirilmesine öncülük eden girişimlerden biri.

Şirket, Mıknatıslanmış Hedef Füzyon (MTF) teknolojisini geliştirmek üzere 2002 gibi uzun bir süre önce kuruldu.

Şirket, MTF'nin enerji pozitif füzyona giden daha kısa bir yol olmasını ve çok daha az maliyetli olmasını bekliyor. General Fusion, 2010 yılında enerji santrali ölçeğinde kompakt bir toroid plazma enjektörü üretip devreye alan dünyadaki ilk şirket oldu ve o zamandan beri çok daha fazla kilometre taşına ulaştı.

Kaynak: Genel Füzyon

Şirket, 100 yılında 2025 milyon santigrat derece sıcaklığa sahip füzyona ulaşmayı ve 2026 yılında enerji başabaş noktasına (nükleer füzyondan olumlu dönüş) doğru ilerlemeyi hedefliyor.^th ölçekli model 2023 yılında yapılmış ve performansı bilgisayar modellerinden beklentileri karşılamıştır.

Genel olarak, General Fusion, son tasarımının temel teknolojilerinden her birini adım adım oluşturmak, her birini yol boyunca test etmek ve fikri başarılı bir şekilde doğrulamak için 2 yıl harcadı, en azından şimdiye kadar.

Özel bir şirket olarak ITER gibi uluslararası projelerin aksine herhangi bir tasarım değişikliğini tartışmak ve müzakere etmek zorunda değildi. Ayrıca, siyasi nedenden bağımsız olarak belirli bir ülkenin ihaleyi alıp almayacağına karar vermek zorunda kalmadan, teknolojiyi kendi takdirine göre seçebilecek.

Kaynak: Genel Füzyon

Bu nedenle birçok kişi, General Fusion'ın ve birkaç rakibinin, büyük hükümet projelerinin yönetemeyeceği şeyleri yönetmesini bekliyor.

2. Lockheed Martin Şirketi

Özel olarak listelenen startup'ların bu alana hakim olmasının dikkate değer bir istisnası halka açık şirketlerdir. Lockheed Martin Şirketisavunma sanayisinin devlerinden biri.

Lockheed 2010'ların başından beri çalışıyordu. Kompakt Füzyon2020'li yıllarda hazır olması beklenen bir nükleer füzyon reaktörü. Ancak daha sonra projeye ilişkin çalışmaların 2021 yılında durdurulduğu açıklandı.

Şirket, kamuoyuna yapılan ilk duyurunun ardından bu proje konusunda çok ihtiyatlı davrandı. Bugüne kadar şirketin bu fikirden vazgeçmesine neyin sebep olabileceği belli değil.

Aynı zamanda konseptten de tam olarak vazgeçmemiş gibi görünüyor, özellikle 2024'te füzyon motoru geliştiren Helicity'ye yapılan yatırımlarla.

Buradaki fikir, uzay aracını kısa füzyon patlamalarıyla itmek olacaktır. Helicity, General Fusion'ın yaklaşımının aynısı olan bir plazma silahı kullanmayı planlıyor.

Potansiyel olarak Lockheed'in kendi şirket içi sonuçları, tasarımlarının enerji üretimiyle uyumlu bir şekilde füzyonu sürdüremediğini gösterdi.

Ama belki aynı zamanda kısa patlamalar uzayda itme ihtiyacı için yeterli ve gerçek bir ürün olmaya çok daha yakın olabilir mi? Aynı zamanda şirketin genel havacılık ve savunma odaklı profiline de daha uygun olacaktır.

3. TAE Teknolojileri

Eskiden Tri Alpha Energy olarak bilinen Kaliforniya merkezli şirket, füzyon enerjisi teknolojisi geliştirmeye odaklanıyor. TAE Technologies şu anda füzyon platformu Norman'ı Copernicus adlı altıncı nesil bir makineye yükseltiyor.

Kaynak: Nisan

TAE teknolojisi, plazmaya enerji enjekte etmek ve "onu daha kolay yönetilebilir hale getiren bir koyulaştırıcı madde görevi görmek" için parçacık hızlandırıcılara dayanır.

Şirket aynı zamanda Copernicus'un yapımında da yaygın olarak 3D baskıyı kullanıyor ve bu da yeni parçaların hızla yinelenmesine ve sorunların daha hızlı çözülmesine olanak tanıyor. Örneğin, bazı reaktör bileşenlerini geleneksel üretimin başarabileceği ağırlığın yarısı kadar bir ağırlıkla basmayı başardı.

Kaynak: Nisan

Her şey yolunda giderse şirket, şebekeye bağlanabilecek ilk prototip enerji santralini 2030'ların başında inşa etmeyi bekliyor; "sağlam ve güvenilir" ticari gücün geliştirilmesine yönelik ölçeklendirme on yıl boyunca devam edecek. CEO'su Michl Binderbauer'e göre Fusion bizi bir "bolluk paradigmasına" götürecek.

Geçtiğimiz 25 yıl boyunca şirket, her bir finansman turunun yalnızca yatırımcılara vaat edilen kilometre taşlarının yerine getirilmesine dayalı olarak kazanıldığı bir "dönüm noktasına göre para" modelini işletiyordu.

2022'de Google ve Chevron, şirketin 250 milyon dolarlık finansman artışının bir parçası olarak TAE Technologies'e yatırım yaptı. Google aslında on yıldır TAE ile ortaklık yapıyor ve şirkete yapay zeka ve bilgi işlem gücü sağlıyor.

Şirket ayrıca yaşam bilimi hizmetleri (Bor Nötron Yakalama Terapisi -BNCT) ve Piller ve e-mobilite gibi güç çözümleri.

4. helion

Helion, trityum ile füzyona odaklanmak gibi daha yaygın bir yaklaşım yerine, döteryum ve helyum-3 ile füzyon oluşturmayı hedefliyor.

Normalde helyum-3'ü bulmak çok zordur. Ancak Helion'un kendi reaktöründe döteryumdan üretme yöntemi var. Aksi takdirde, muhtemelen Ay'da kanıtlanmamış madencilik gibi alternatiflere ihtiyaç duyulacaktı.

Füzyon alanındaki çoğu özel girişim gibi Helion da plazma enjeksiyon teknolojisini kullanıyor.

Bir başka benzersiz özellik, nükleer enerji santrallerinde yaygın olan buhar ısıtma döngüsünü doğrudan atlayarak bir akımı tetiklemek için Faraday Yasasını kullanarak plazmadan doğrudan elektrik elde etmeyi hedeflemesidir.

Bu oldukça cesur bir hamle ama aynı zamanda gelecekteki enerji santrallerinin verimini 2-3 kat artırabilir, çünkü ısıdan buhara ve enerjiye dönüşüm genellikle çok düşük bir verimlilikle gerçekleşir. Aynı zamanda oldukça yoğun sermaye gerektiren bir prosedürdür.

Helion'un füzyon enerji santralinin ihmal edilebilir yakıt maliyetine, düşük işletme maliyetine, yüksek çalışma süresine ve rekabetçi sermaye maliyetine sahip olacağı öngörülüyor. Makinelerimiz çok daha düşük sermaye ekipmanı maliyeti gerektirir çünkü füzyonu çok verimli bir şekilde yapabiliyoruz ve büyük buhar türbinlerine, soğutma kulelerine veya geleneksel füzyon yaklaşımlarının diğer pahalı gereksinimlerine ihtiyaç duymuyoruz.

Helion şu anda çalışıyor otuz6^th 10,000'den fazla darbeye ve 100 milyon santigrat derece sıcaklığa ulaşan nesil reaktör.

Kaynak: helion

Şu anda şuraya taşınıyor: PolarisBir sonraki modelinin Trenta'dan 100 kat daha hızlı ilerlemesi bekleniyor, bu da onu net elektrik kazancı üreten ilk nükleer füzyon yapacak.

Polaris'in 19 metre uzunluğunda olacağını ve diğer klasik füzyon reaktörü tasarımlarıyla karşılaştırıldığında dev bir tesis olmaktan uzak olacağını belirtmekte fayda var.