Bir grup ABD’li bilim insanı türün ilk örneği olan bir stellarator (yıldızlaştırıcı) füzyon tesisi inşa edilmesi çağrısında bulundu. “Esnek Stellarator Fizik Tesisi” (Flexible Stellarator Physics Facility) olarak adlandırılan tesis, yıldızlaştırıcı hapsine yönelik farklı yaklaşımları ve bazı tasarımların ölçeklendirilip ölçeklendirilemeyeceğini test edecek. Bu girişim, ABD’nin füzyon yarışında Çin’i geçmesi için oldukça önemli görülüyor. Özellikle son 10 yılda füzyon enerjisi için büyük ve kapsamlı adımlar atılıyor. Çin, halihazırda araştırma ve pilot tesisler noktasında önde gelen ülkeler arasında yer alıyor. Füzyon cihazları olsa da ABD’de araştırmacıların teori ve konseptlerini test edebilecekleri planlanmış ya da mevcut bir füzyon pilot tesisi bulunmuyor.
Detaylara geçmeden önce füzyona dair bazı temel bilgileri verelim. Füzyon reaktörleri, yıldızlarda olduğu gibi atom çekirdeklerinin birleşerek daha ağır bir çekirdek oluşturduğu ve bu süreçte büyük miktarda enerji açığa çıktığı bir enerji üretim yöntemi konumunda. Füzyon, hidrojen izotopları gibi hafif elementlerin yüksek sıcaklık ve basınç altında bir araya gelerek helyum gibi daha ağır elementlere dönüştüğü, fisyonun tersi nükleer reaksiyondur. Bu süreçte açığa çıkan enerji, nükleer fisyon (atomların bölünmesi) ile karşılaştırıldığında çok daha fazladır ve radyoaktif atık problemi çok daha azdır. Füzyon reaktörleri bu enerji üretim sürecini kontrollü bir şekilde ve sınırsız olarak sürdürebilmeyi amaçlıyor. Bazı pozitif enerji üretimleri gerçekleştirilse de halen tam kontrollü, sürekli bir reaksiyon oluşturulamadı.
ABD, stellaratorler ile füzyonda öne geçmeyi umuyor
Almanya’da bulunan stellarator (yıldızlaştırıcı) Wendelstein7-X. Füzyon reaksiyonları gerçekleştirecek cihazlar da tıpkı nükleer fisyonda olduğu gibi çeşitlidir. Bunların en başında tokamak, stellarator, basit ve ucuz füzyon konsepti Z-pinch cihazları geliyor. Bu üç cihaz tasarımları da aslında 1950’lere kadar uzanıyor. Tokamak (araştırmalarda en çok tercih edilen) ve stellaratorler, plazmaları manipüle etmek için manyetik hapsetmeyi kullanıyor. Aralarındaki temel fark ise muhafaza kaplarının geometrilerinde ve haliyle plazmayı hapseden manyetik alanın nasıl oluşturulduğunda yatıyor.
Bu farklı geometriler her yaklaşıma belirli bir avantaj sağlıyor. Tokamaklar plazma sıcaklığını daha etkili bir şekilde korurken, stellaratorler plazmanın kararlılığını sağlamada daha iyi bir iş çıkarıyor. Dünya çapında 60’dan fazla tokamak cihazı bulunuyor. Fransa’da inşa edilmekte olan çok uluslu dünyanın en büyük füzyon reaktörü ITER’de tokamak tercih ediliyor. Stellarator reaktörler ise bir avuç kadardır.
Şimdi ise ABD’li bilim insanları, stellarator hapsinin nerede geliştirilebileceğini ve nerede başarısız olduğunu gösteren teorik modellerin geçerliliğini test edecek “esnek bir tesis” inşa etmek için çağrı yapıyor. Dahası stellarator araştırmalarının halihazırda ABD’nin tokamak programına da değerli bilgiler sağlayabileceği değerlendiriliyor. Araştırmacılar esnek stellarator tesisini geliştirmek için iki aşamalı bir yaklaşım öneriyorlar. “Keşif” aşaması olarak adlandırılan birinci aşama, minimum türbülans ve optimize edilmiş hapsetmeye yol açacak manyetik konfigürasyonu bulmaya odaklanacak. İkinci aşamada ya da “Kullanma” aşamasında, güç ve ısı yönetim sistemlerinde iyileştirmeler yapılacak. Bu aşama ticari faaliyetlere odaklanacak. Araştırmacılar böyle bir tesisin finansmana bağlı olarak 6 ila 9 yılda kurulabileceğini söylüyor. Dünyanın çoğunluğu tokamak cihazlarına odaklanmış olsa da dediğimiz gibi en büyük proje olan ITER’in faaliyete geçişinin bir süre önce 2034’e, yani orijinal çizelgenin 10 yıl sonrasına ertelenmiş olması öğrenilecek çok şeyin olduğunu gösteriyor. Tokamaklara alternatif olan stellarator reaktörlerdeki araştırma o yüzden çok değerli.