Yeni Zelanda merkezli OpenStar Technologies, nükleer füzyon araştırmalarında dünya çapında bir unsur imza attığını duyurdu. Şirket, yarım ton yükündeki süperiletken bir mıknatısı 5 metre genişliğindeki vakum odasında 1 milyon santigrat derecenin üzerindeki sıcaklığa ulaşan plazma içinde muvaffakiyetle havada tuttu.

Yepyeni reaktör tasarımı

Bu deney, yaklaşık 10 milyon dolarlık “Junior” isimli prototip reaktör üzerinde gerçekleştirildi. Şirketin geliştirdiği özgün reaktör mimarisi, “levitasyonlu dipol reaktör” (levitated dipole reactor) konfigürasyonuna dayanıyor ve ticari füzyon gücüne giden yolda teknik fizibilitenin delili olarak görülüyor.

Şirket tarafından yapılan açıklamada levitasyonlu dipol dizaynının plazma kararlılığı ve hapsedilmesi açısından belirgin avantajlar sunduğu ve bu tarafıyla ticari füzyon için uygulanabilir bir rota oluşturduğu tabir edildi. Deneyle birlikte ağır bir mıknatısın hem hassas biçimde denetim edilip havada tutulabildiği hem de tıpkı anda çok ısınmış plazmanın manyetik alan içinde kararlı formda sınırlandırılabildiği gösterilmiş oldu.

Bu yapıdaki reaktörlerde askıda duran mıknatısın oluşturduğu manyetik alan, plazmayı merkezde tutmak için kritik kıymete sahip. Sürdürülebilir nükleer füzyonun gerçekleşebilmesi için plazmanın yüksek sıcaklıkta ve kararlı biçimde hapsedilmesi temel şart olarak kabul ediliyor.

Mevcut prototip şimdi tükettiğinden fazla güç üretmiyor olsa da mıknatısın bu ekstrem şartlarda kararlı kalabilmesi, sonraki kuşak sistemler için mecburî bir eşik olarak bedellendiriliyor.

Tokamaktan farklı bir yol

Füzyon gücü üretimi için plazma gerekiyor. Katı, sıvı ve gazın ötesinde dördüncü hal olarak tanımlanan plazma, çok yüksek sıcaklıkta elektronların atomlardan kopmasıyla oluşan iyonize gaz yapısına sahip. Güneş, yıldırımlar ve kutup ışıkları plazmanın doğal örnekleri ortasında bulunuyor.

Dünya üzerinde bu süreci taklit etmek için plazmanın manyetik alanlarla hapsedilmesi gerekiyor. 1950’lerde Sovyetler Birliği’nde geliştirilen ve simit biçimindeki yapısıyla bilinen tokamak reaktörleri, bugün Fransa’daki çok uluslu International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) projesi üzere birçok yerde kullanılıyor.

Levitasyonlu dipol tasarımı ise tokamak reaktörlerinden bariz biçimde ayrışıyor. Tokamak sistemlerinde plazma, reaktörün dışında konumlanan büyük manyetik bobinlerle denetim edilirken levitasyonlu dipol yaklaşımında tek bir süperiletken mıknatıs direkt plazma bulutunun içine yerleştiriliyor.

Bu iç yerleşim, gezegenlerin manyetik yapısını taklit etmeyi amaçlıyor. Bilhassa Jupiter’in güçlü manyetosferi, bu dizaynın ilham kaynaklarından biri olarak gösteriliyor. Araştırmacılar, mıknatısı mekanik dayanaklardan büsbütün arındırarak askıda tutmanın, ısı kaybı ve plazma kararsızlığına yol açan kıymetli bir etkeni ortadan kaldırdığını belirtiyor.

Normal koşullarda fizikî dayanak yapıları, füzyon tepkisinden gücün dışarı kaçmasına neden olabiliyor. Tam levitasyonun sağlanması, yüksek sıcaklıkların korunması açısından kritik bir teknik ilerleme olarak öne çıkıyor.

Her ne kadar levitasyonlu füzyon reaktörü alanında somut bir gösterimle ile imza atılmış olsa da bu reaktörün temelleri 1980’lere uzanıyor. 1987’de Japon teorik fizikçi Akira Hasegawa, farklı bir yaklaşım önererek manyetik alanı plazmanın dışına değil, içine yerleştirmeyi düşünmüştü. 2004 yılında ise MIT araştırmacıları bu yaklaşımın fizibilitesini plazmayı muvaffakiyetle hapsederek göstermişti. Fakat finansman ve mühendislik araçlarının yetersizliği nedeniyle çalışmalar devam etmemişti.

Hedef ticari füzyon

Şirketin evvelki deneylerinde iç bileşenler mekanik kollarla destekleniyordu. İşlevsel bir levitasyon sisteminin entegre edilmesi ise teknik yol haritasında kıymetli bir kademenin tamamlandığını gösteriyor. Şirket, Ekim 2024’te takviyeli plazma elde edilmesinden bu yana kaydedilen ilerlemenin değerli bir sıçrama olduğunu vurguluyor. Uzun vadeli maksat ise nükleer füzyon sürecini denetimli biçimde taklit ederek karbonsuz ve sürdürülebilir bir güç kaynağı oluşturmak.

Şirketin bir sonraki maksadı, iki yıl içinde “Tahi” isimli ikinci kuşak prototipi devreye almak. Beş yıl içinde planlanan üçüncü jenerasyon “Maui” modelinin nötron üretmesi ve gelir yaratması hedefleniyor. Kesin kademede geliştirilmesi planlanan dördüncü jenerasyon “Tama Nui” reaktörünün ise 50 ila 200 megavat ortasında elektrik üretmesi, yani küçük bir kenti ya da büyük bir sanayi tesisini besleyebilmesi öngörülüyor.

Füzyon gücü alanında dünya genelinde yaklaşık 50 şirket faaliyet gösteriyor ve kesime bugüne kadar yaklaşık 10 milyar dolarlık yatırım aktarılmış durumda.

Yapay zeka uygulamalarının süratle artan elektrik talebi ve iklim değişikliğiyle gayret kapsamında pak güç arayışı, füzyona olan ilgiyi daha da artırıyor. Elektriğinin yüzde 80’den fazlasını yenilenebilir kaynaklardan üreten Yeni Zelanda için bu teknoloji, güç bağımsızlığını ve sürdürülebilirliği daha ileri taşıyabilecek potansiyele sahip.

Füzyon gücünün ticari ölçekte devreye alınması için yapılan varsayımlar 10 ila 30 yıl ortasında değişiyor. 2022 yılında birinci defa tetikleme için harcanandan daha fazla güç üretilmesi üzere kıymetli eşikler aşılsa da, sürdürülebilir ve ekonomik üretim hala çözülmesi gereken temel sorun olarak duruyor.