Google’a güç verecek! 400 MW elektrik üretecek füzyon santrali tasarımı doğrulandı

ABD merkezli Commonwealth Fusion Systems (CFS), geliştirdiği ARC adlı ticari füzyon enerji santralinin temel plazma fiziği varsayımlarını doğruladığını açıkladı. Hakemli bilimsel dergi Journal of Plasma Physics’te yayımlanan araştırma santral tasarımının mevcut fizik kurallarıyla uyumlu olduğunu ortaya koydu. Bu atılım sayesinde şirket artık ayrıntılı donanım mühendisliği çalışmalarına daha fazla odaklanabilecek.

CFS tarafından geliştirilen ARC, manyetik alanlar kullanılarak aşırı sıcak plazmanın kontrol altında tutulduğu halka biçimli bir füzyon reaktörü olan tokamak tasarımını temel alıyor. Sistem, ABD’de inşa edilen ve net enerji üretimini göstermeyi amaçlayan SPARC tokamağında kullanılan yüksek sıcaklıklı süperiletken (HTS) mıknatıs teknolojisinin ölçeklendirilmiş bir versiyonunu kullanacak.

Haberi okuduğunuz için teşekkürler, bizi takip etmeyi unutmayın!

Şirket, SPARC ve ARC’ın benzer tasarım mimarisine sahip olması nedeniyle SPARC’tan elde edilecek teknik verilerin doğrudan ticari ARC santralinin geliştirilmesinde kullanılabileceğini belirtiyor.

1,1 GW füzyon gücü üretecek

Doğrulanan modellere göre ARC santrali yaklaşık 1,1 gigawatt (GW) füzyon gücü üretecek ve bunun sonucunda elektrik şebekesine 400 megawatt (MW) net elektrik sağlayabilecek. Bu, 280 bin evin enerji ihtiyacını karşılayabilecek bir seviye.

Google’ın şirketin ilk ticari ARC füzyon santralinden 200 megavat (MW) temiz elektrik satın almak için bir satın alma anlaşması imzaladığını belirtelim.

Reaktörün önemli boyutsal özellikleri de açıklandı. Tokamağın merkezinden plazmanın en sıcak bölümüne kadar olan mesafeyi ifade eden ana yarıçapın yaklaşık 4,6 metre olması planlanıyor. SPARC sisteminde bu değer 1,85 metre seviyesinde bulunuyor.

HTS mıknatıslarıyla desteklenen sistem, eksen üzerinde 11,4 tesla manyetik alan oluşturacak ve plazma içinde 12 megaamper elektrik akımı sürdürecek. Elektrik üretiminin sürekliliğini sağlamak amacıyla ARC’nin çalışma döngüsü 15 dakikalık füzyon darbeleri ve bunları takip eden 1 dakikalık duraklamalar şeklinde tasarlandı.

Aşırı ısı yükü için özel soğutma kullanılacak

Araştırma, manyetik olarak hapsedilmiş füzyon sistemlerinin karşı karşıya olduğu en büyük mühendislik problemlerine yönelik çözümleri de ayrıntılı biçimde ortaya koyuyor. Bunlardan ilki füzyon reaksiyonlarının oluşturduğu yoğun egzoz ısısının yönetilmesi. ARC tasarımında bu amaçla tokamağın üst ve alt bölümlerinde yer alan uzatılmış çift divertör sistemi kullanılacak. Sistemde az miktarda neon veya argon gazı enjekte edilerek plazmanın kenar bölgeleri soğutulacak ve plazmanın reaktör duvarlarından ayrılması sağlanacak.

ARC’ın çözüm getirmeyi hedeflediği ikinci büyük zorluk ise plazma kesintileri. Yaklaşık 150 milyon santigrat derece sıcaklığa ulaşabilen plazma, bazı durumlarda milisaniyeler içerisinde kararsız hale gelerek sona erebiliyor. Bu tür olaylar reaktör üzerinde ciddi mekanik kuvvetler oluşturabiliyor.

Şirket, plazma kesintilerini tamamen ortadan kaldırmaya çalışmak yerine sistemin bu olayları güvenli biçimde yönetebilecek şekilde tasarlandığını belirtiyor. ARC’nin günlük ortalama bir plazma kesintisini tolere edebileceği ve ardından kısa sürede yeniden çalışmaya başlayabileceği öngörülüyor.

Olası bir kesinti tespit edildiğinde sisteme neon ve hidrojen gazı enjekte edilerek enerjinin ışınım yoluyla güvenli şekilde dağıtılması planlanıyor. Ayrıca, “Runaway Electron Mitigation Coil” adı verilen özel bir manyetik sistem, reaktör bileşenlerine zarar verebilecek yüksek enerjili elektron demetlerini dağıtarak koruma sağlıyor.

Ne zaman kurulacak?

CFS, ARC santralinin ve reaktörünün 25 ila 30 yıllık bir ömre sahip olmasını öngörüyor. Santralin “ağır” bakım dönemlerinde ise en fazla birkaç ay kapalı kalması bekleniyor.

Şirket halihazırda ARC’ın daha küçük bir prototipi olan SPARC’ı geliştiriyor. SPARC’ın yüzde 75’ten fazlasının tamamlandığı ve 2027 yılında ilk plazmasını üreteceği aktarılıyor. 2030’ların başında ise ARC reaktörü kurulacak.