400 MW Elektrik Üretecek Füzyon Santrali Tasarımı Onaylandı

CFS’nin ARC projesi, manyetik alanlar sayesinde yüksek sıcaklıkta plazmanın kontrol altında tutulduğu halka biçiminde bir füzyon reaktörü olan tokamak tasarımını temel almaktadır. Sistem, ABD’de inşa edilen ve net enerji üretimini kanıtlamayı hedefleyen SPARC tokamağında kullanılan yüksek sıcaklıklı süperiletken (HTS) mıknatıs teknolojisinin ölçeklendirilmiş bir versiyonunu kullanacaktır.

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

1,1 GW füzyon gücü üretecek

Google’ın, ilk ticari ARC füzyon santralinden 200 megavat (MW) temiz elektrik satın almak için bir anlaşma yaptığı bildirilmiştir.

Reaktörle ilgili önemli boyutsal özellikler de açıklanmıştır. Tokamağın merkezinden plazmanın en sıcak bölümüne kadar olan ana yarıçapın yaklaşık 4,6 metre olması bekleniyor. SPARC sisteminde bu değer 1,85 metre civarındadır.

HTS mıknatıslarıyla desteklenen sistem, eksen üzerinde 11,4 tesla manyetik alan üretecek ve plazmanın içinde 12 megaamper elektrik akımı sürdürecektir. Elektrik üretiminin devamlılığını sağlamak için ARC’nin çalışma döngüsü 15 dakikalık füzyon darbeleri ile ardından gelen 1 dakikalık duraklamalar şeklinde planlanmıştır.

Aşırı ısı yükü için özel soğutma kullanılacak

Araştırma, manyetik olarak hapsedilmiş füzyon sistemlerinin karşılaştığı en büyük mühendislik problemlerine yönelik çözümleri de kapsamlı bir şekilde ele almaktadır. Bunların ilki, füzyon reaksiyonlarının oluşturduğu yoğun egzoz ısısının yönetimidir. ARC tasarımında bu amaçla tokamağın üst ve alt kısımlarında yer alan uzatılmış çift divertör sistemi kullanılacaktır. Sistemde az miktarda neon veya argon gazı enjekte edilerek plazmanın kenarları soğutulacak ve plazmanın reaktör duvarlarından ayrılmasına yardımcı olunacaktır.

Tam Boyutta Gör

Şirket, plazma kesintilerini tamamen ortadan kaldırmak yerine, sistemin bu tür olayları güvenli bir şekilde yönetebilecek şekilde tasarlandığını ifade etmektedir. ARC’nın, günlük ortalama bir plazma kesintisini tolere edebileceği ve kısa süre içinde yeniden çalışmaya başlayabileceği öngörülmektedir.

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

Ne zaman kurulacak?

CFS, ARC santralinin ve reaktörünün 25 ile 30 yıllık bir ömre sahip olacağını öngörmektedir. Santralin “ağır” bakım dönemlerinde ise maksimum birkaç ay kapalı kalması beklenmektedir.

Şirket, şu anda ARC’ın daha küçük bir prototipi olan SPARC üzerinde çalışmaktadır. SPARC’ın yüzde 75’in üzerinde tamamlandığı ve 2027 yılında ilk plazmasını üreteceği bildirilmektedir. 2030’ların başında ise ARC reaktörünün kurulması planlanmaktadır.

Kaynakça
https://interestingengineering.com/energy/sparc-based-nuclear-fusion-plant-validated
https://spectrum.ieee.org/fusion-reactor-tokamak-cfs-arc