Füzyon Reaktörünü Çalıştırmanın Daha Ekonomik Bir Yolu Keşfedildi
Füzyon enerjisiyle ilgili en büyük soru, uzun yıllardır aynı kalmıştır: Füzyon tepkimesinin başlatılması maliyeti, üretilen elektriğin satış fiyatının altında kalabilir mi? Çeşitli şirketler bu denklemi çözmeye çalıştı fakat hala ticari ölçekte kesin bir sonuç elde edilememiştir. Yüz milyonlarca dolarlık yatırım yapan Commonwealth Fusion Systems gibi firmalar umutlu görünse de, sistemler henüz çalıştırılmadığı için sonuçlar belirsizliğini sürdürmektedir.
Yeni girişimler, daha düşük maliyetli bir yol bulma konusunda umutludur. Bu şirketlerden biri olan Pacific Fusion, Sandia National Laboratories’te dünyanın en güçlü darbeli güç tesisi olan Z Machine üzerinde yürüttüğü deneylerin sonuçlarını duyurdu. Şirketin verileri, füzyon reaktörlerinde bugüne kadar zorunlu görülen bazı pahalı bileşenlerin tamamen devre dışı bırakılabileceğini göstermektedir.
Elektrik darbeleriyle çalışan farklı bir füzyon yaklaşımı
Füzyon enerjisi, teorik olarak her an kesintisiz elektrik üretme potansiyeline sahip ve mevcut elektrik şebekelerine uyumlu hale getirilebilir. Birçok füzyon girişimi, ilk ticari santrallerini 2030’lu yıllarda açmayı planlamaktadır. Bu reaktörler genellikle lazer, tokamak veya yıldızlaştırıcı olarak bilinen tasarımlara dayanmaktadır.
Pacific Fusion, “pulser-driven inertial confinement fusion” olarak bilinen darbe temelli atalet hapsi (ICF) füzyonu yöntemini kullanmaktadır. Bu metot, ABD’deki National Ignition Facility (NIF) üzerindeki deneylerle benzer bir prensibe dayanmaktadır. Sistem, küçük yakıt peletlerini arka arkaya hızlı bir şekilde sıkıştırır ve bu esnada atomlar kaynaşarak enerji üretmektedir.
NIF bu sıkıştırmayı lazerlerle sağlarken, Pacific Fusion lazer yerine oldukça güçlü elektrik darbeleri kullanmayı planlamaktadır. Bu elektrik darbeleri, kalem silgi başı büyüklüğündeki yakıt peletinin çevresinde yoğun bir manyetik alan oluşturur ve pelet 100 milyarda bir saniyeden daha kısa bir sürede sıkıştırılır.
Ancak bu darbe temelli yaklaşımda en büyük zorluk, füzyon koşullarına ulaşmak için yakıtın genellikle önceden ısıtılması gerekliliğidir. Bugüne kadar araştırmacılar, bu ön ısıtmayı sağlamak için lazerler ve ek manyetik sistemler kullanıyordu. Bu “ilk itme”, toplam enerjinin sadece %5 ila 10’u seviyesinde olsa da, füzyon tepkimesinin başlaması açısından kritik bir süreçti.
Ancak bu ek sistemler, makinenin karmaşıklığını artırıyor ve ilk yatırım maliyetlerini yanı sıra bakım gereksinimlerini de ciddi şekilde yükseltiyordu. NIF’in lazer tabanlı sisteminde her atışta bazı bileşenlerin tamamen yok olması, ticari bir füzyon santralindeki sürecin her saniye tekrarlanması gerektiği düşünüldüğünde, üretilen enerjinin maliyet avantajını büyük ölçüde ortadan kaldırıyordu.
Küçük bir değişim büyük fark yarattı
Hayatın her alanında olduğu gibi, füzyon reaktörlerindeki küçük bir değişim dahi sistemin genelinde büyük bir etki yaratabilir. Şirket, yakıt peletini çevreleyen silindirin tasarımında küçük ama kritik değişiklikler yaptı ve silindire uygulanan elektrik akımını yeniden ayarladı. Füzyon tepkimesini başlatan ana elektrik darbesinden önce manyetik alanın çok küçük bir kısmının yakıta sızmasına izin verildi. Bu durum, sıkıştırma öncesi yakıtın ısınmasını sağladı ve böylece herhangi bir ön ısıtma sistemine gerek kalmadı.
Z Machine üzerindeki deneylerde, silgi başı büyüklüğündeki metal silindir, her hedefe 120 nanosaniye içinde 22 milyon amperlik elektrik akımı gönderdi. Bu süre, insan göz kırpmasının yaklaşık bir milyon katı kadar kısadır.
Pacific Fusion’ın yakıtı, plastik bir hedefin içine yerleştiriliyor ve alüminyum bir kaplama ile sarılmaktadır. Alüminyumun kalınlığını değiştirmek, manyetik alanın yakıtın merkezine ne kadar sızacağını hassas şekilde ayarlamaya olanak tanır. Bu parçaların belirli bir hassasiyetle üretilmesi gerekiyor; bu işlem oldukça zahmetli değil. Gerekli toleranslar, .22 kalibre mermi kovanının üretimindeki hassasiyete eşdeğerdir. Dolayısıyla mevcut endüstri için herhangi bir sorun teşkil etmemektedir.
Bu yöntemin en dikkat çekici noktalarından biri, enerji tüketimini neredeyse hiç artırmamasıdır. Manyetik alanın yakıtın merkezine sızmasını sağlamak için gereken ekstra enerji, toplam enerjinin yüzde 1’inden bile azdır.
Lazerler devreden çıkıyor
Bu yaklaşım, manyetik ön ısıtma sistemlerinin tamamen kaldırılmasını mümkün kılabilir. Bu durum, bakım ve işletme açısından sistemi basitleştirerek toplam maliyette sınırlı bir düşüş sağlayabilir. Asıl büyük yenilik ise lazerlerin devreden çıkmasıyla meydana gelecektir.
Yüksek kazançlı füzyon sistemlerinde kullanılan lazer altyapısının maliyetinin 100 milyon doları aştığını belirtiyor. Lazerlerin devre dışı bırakılması, füzyon santrallerinin ekonomik fizibilitesini temelden değiştirecek bir adım olarak görülmekte. Pacific Fusion, bu deneylerin yalnızca ekipmanı sadeleştirmekle kalmayıp, aynı zamanda simülasyonlarının da daha güvenilir hale geldiğini vurguluyor.
Şirket şu anda ilk gösterim sistemi üzerinde çalışmaktadır. Hedef, 2030 yılına kadar tesis genelinde net enerji kazancı; yani sistemde depolanan tüm enerjiden daha fazlasını füzyondan elde edebilmek. Manyetik bobinler ve olası lazerlerin devreden çıkartılması, tekrarlanabilir ve düşük maliyetli füzyon atışlarının önündeki en büyük engelleri kaldırabilir. Pacific Fusion, bu gelişmeler ile birlikte 2030’ların ortasında ilk ticari füzyon sistemini devreye alma hedefini korumaktadır.
Kaynakça
https://techcrunch.com/2026/02/05/pacific-fusion-finds-a-cheaper-way-to-make-its-fusion-reactor-work/
https://www.pacificfusion.com/updates/experimental-breakthrough-by-pacific-fusion-clears-major-obstacle-to-affordable-commercial-fusion
