ABD merkezli Thea Energy, nükleer fisyon santrallerine yakın güvenilirlikte elektrik üretmeyi hedefleyen Helios adlı füzyon reaktörünün ön konsept tasarımını kamuoyuyla paylaştı. Şirket, stellaratör tabanlı bu yaklaşımın mevcut üretim, inşaat ve bakım altyapılarıyla uyumlu olduğunu ve gelecekte henüz keşfedilmemiş bilimsel atılımlara ihtiyaç duymadan ticari bir füzyon santralinin inşa edilebileceğini savunuyor.
Güneş’in enerji üretim mekanizmasını Dünya’da taklit eden nükleer füzyon, karbon salımı olmadan büyük miktarda temiz enerji üretme potansiyeli nedeniyle uzun süredir ulaşılması gereken ana hedef olarak görülüyor. Ancak bugüne kadar geliştirilen pek çok füzyon projesi, hem teknik karmaşıklık hem de maliyet nedeniyle ticarileşme aşamasına ulaşmakta zorlandı. Thea Energy ise sektörde yaygın olan yaklaşımlardan farklı bir yol izliyor.
Yazılım kontrollü manyetik yapı kullanıyor
Füzyon santrali geliştirme çalışmalarının büyük bölümü, simit şeklindeki tokamak tasarımına odaklanıyor. Bu yapılarda güçlü mıknatıslar, aşırı sıcaklıktaki plazmayı reaktör içinde hapsederek hidrojen yakıtının helyuma dönüşmesini ve yüksek miktarda enerji açığa çıkmasını sağlıyor. Ancak tokamaklar, karmaşık manyetik kontrol sistemleri ve yüksek enerji ihtiyacı nedeniyle maliyetli çözümler olarak öne çıkıyor.
Thea Energy’nin tercih ettiği stellaratör tasarımı, plazma hapsi için daha az enerji gerektiriyor fakat asimetrik yapısı nedeniyle geleneksel olarak özel üretim, birbirinden farklı büyük mıknatıslar kullanılması gerekiyor. Bu durum, seri üretimi zorlaştırarak maliyetleri artırıyor. Helios’un farkı tam da bu noktada ortaya çıkıyor. Şirket, stellaratör mimarisini korurken, küçük ve birbirine benzer mıknatıslar kullanarak bu karmaşıklığı yazılım aracılığıyla çözmeyi hedefliyor.
Helios’un kalbinde, yazılım kontrollü bir manyetik yapı bulunuyor. Thea Energy, mıknatısları aşırı hassasiyetle üretmek yerine tasarımı hızla güncelleyip yazılım tarafında optimizasyon yapabiliyor. Reaktör kontrolünün büyük ölçüde yazılıma dayanması yapay zekanın da sürece dahil edilmesini mümkün kılıyor. Şirketin aktardığına göre yanlış konumlandırılmış mıknatıslar veya kasıtlı olarak kusurlu malzemeden üretilmiş parçalar kullanıldığında bile yapay zeka destekli kontrol sistemi, insan müdahalesine gerek kalmadan hataları dengelemeyi başardı.
Thea Energy, Helios reaktörünün tasarımında iki tür mıknatıs kullanacak. Dışta, plazmayı tutmak için dört farklı şekle sahip 12 büyük mıknatıs bulunacak. İçte ise 324 küçük dairesel mıknatıs, plazmanın şeklini hassas şekilde ayarlayacak. Şirket, Helios’un 1.1 gigavat ısı üreteceğini ve bu enerjinin bir buhar türbini aracılığıyla 390 megavat elektriğe dönüştürüleceğini öngörüyor.
Reaktörlerin, her iki yılda bir 84 günlük bakım süresine ihtiyaç duyacağı belirtiliyor. Buna rağmen Helios’un yüzde 88 kapasite faktörüne ulaşması bekleniyor. Bu oran, başlangıç aşamasında bile nükleer fisyon santralleriyle aynı seviyede bir sürekliliğe işaret ediyor. Ayrıca füzyon plazmasıyla temas eden ilk duvarın 15 yıllık hizmet ömrüne sahip olacak şekilde tasarlanması da uzun vadede işletme sürekliliğini artırmayı amaçlıyor.
Maliyet tarafında ise şirket, ilk santraller için elektrik üretim maliyetini megavat-saat başına yaklaşık 150 dolar seviyesinde öngörüyor. Daha fazla reaktör inşa edilmesiyle bu rakamın 60 dolar/MWh seviyelerine kadar düşürülebileceği ifade ediliyor. Şu aşamada Thea Energy, konsepti doğrulamak amacıyla Eos adlı gösterim tesisini inşa etmeye odaklanmış durumda ve bu tesisin 2030 civarında devreye alınması planlanıyor.
Kaynak : https://www.donanimhaber.com/helios-fisyon-seviyesinde-performans-hedefleyen-fuzyon-reaktoru–199822
