Fransa’nın güneyinde bulunan Provence bölgesindeki doruklardan birine tırmanıp etrafa baktığınızda hayli tuhaf bir imajla karşılaşıyorsunuz: Burada bir değil iki güneş var!
Güneşlerden 4,5 milyar yaşında olan yavaş yavaş batarken, binlerce insanın zekasının yapıtı olan başka güneş daha da yavaş bir biçimde yükseliyor. Yaşlı güneş batarken bir yandan çevreyi, bir yandan da inşaat halindeki insan yapısı güneşi süper bir turuncuya boyuyor.
Bu inşaat, insanlık tarihinin en büyük varoluşsal meselelerinden birine tahlil getirmeyi amaçlıyor. Nasıl mı? Anlatalım…
Dünyanın dört bir yanından 35 ülkenin bir ortaya gelerek Saint-Paul-lez-Durance’da hayata geçirdiği bu projede sürdürülebilir nükleer füzyonun yolları aranıyor. Kısaca iki hafif elementin birleşerek daha ağır bir element oluşturması olarak tanım edilen nükleer füzyon, başta Güneş olmak üzere tüm yıldızlarda daima yaşanmakta olan bir süreç. Fakat Dünya üzerinde tekrar edilmesi çok sıkıntı.
Peki bilim insanları neden bununla uğraşıyor? Zira nükleer füzyon esnasında çok büyük ölçüde güç açığa çıkıyor. Üstelik bu güç ne fosil yakıtlar üzere sera gazı çıkışına neden oluyor ne de gündelik hatta nükleer güç dediğimiz nükleer fizyonda olduğu üzere uzun mühlet ortadan kaybolmayan radyoaktif atık üretiyor.
Bir öteki deyişle nükleer füzyon süreçlerini mükemmelleştirmek, insan eliyle açığa çıkan iklim değişikliği krizini çözebilecek yolların başında geliyor.
“30 YIL SONRA” LATİFESİ GERÇEK OLDU
Eğer insanlık nükleer füzyonu kusursuz bir biçimde uygulamayı başarırsa, başka güç kaynaklarına olan gereksinim çok büyük oranda ortadan kalkacak üzere görünüyor. Zira nükleer füzyonda 1 gramlık yakıt kullanılarak elde edilen güç, 8 ton petrolden elde edilen güce denk.
Nükleer güç uzmanları yakın vakte kadar teoride eksiksiz görünen bu teknolojinin ne vakit yaygınlaşacağı sorusuna net bir cevap vermekten kaçınıyordu. Hatta bilim etraflarında “Ne vakit sorarsanız sorun, bu sorunun karşılığı ’30 yıl sonra’dır” formunda espriler de yapılıyordu. Ancak tarihte birinci kere “30 yıl sonra” tabiri bir yeterli niyeti değil, bir gerçeği tabir eder hale geldi.
Çalışmalarını İngiltere’nin Oxford kenti yakınlarındaki Culham köyünde yürütmekte olan bir küme bilim insanı, geçtiğimiz Şubat ayında epeyce heyecan verici bir açıklama yaptı: “Tokamak” ismi verilen ve kocaman bir simide benzeyen nükleer kaynaşım halkası ile 5 saniye boyunca 59 megajul güç üretmeyi başardılar.
59 megajul, bir meskenin bir günlük muhtaçlığına denk geliyor. Dahası üretim süreci esnasında 59 megajulden fazla güç harcandı. Fakat yeniden de bu tarihi bir an olarak kabul ediliyor zira bu sayede nükleer füzyonun Dünya üzerinde sürdürülebilir bir biçimde hayata geçirilebileceği kanıtlanmış oldu.
Bu habere en çok sevinenler ise Fransa’da bulunan Milletlerarası Termonükleer Deneysel Reaktör (ITER) bünyesinde misyon yapan uzmanlar oldu. Çünkü ITER’in temel emeli, nükleer füzyonun ticarileştirilebileceğini kanıtlamak. Şayet bu kanıtlanabilirse, üstte da dediğimiz üzere dünyanın fosil yakıtlara olan muhtaçlığı büyük oranda azalacak.
Bernard Bigot, ITER projesinin başına geçmeden evvel Fransa Atom Gücü Kurumu Lideri olarak vazife yapıyordu.
Bernard Bigot, ITER projesinin başına geçmeden evvel Fransa Atom Gücü Kurumu Lideri olarak misyon yapıyordu.
“ENERJİ HAYATTIR”
İngiltere’deki deneyin muvaffakiyetinin akabinde ITER’de de çalışmalar hızlandı. Lakin projeye 7 yıl boyunca liderlik eden Bernard Bigot’nun 14 Mayıs günü bir hastalık nedeniyle hayatını kaybetmesi, ITER çalışanları için değerli değişimleri de beraberinde getirdi.
Bigot hayatını kaybetmeden kısa bir müddet evvel CNN’e yaptığı açıklamada, nükleer füzyondan elde edilecek güç konusunda çok optimist olduğunu belirterek, “Enerji hayattır. Biyolojik olarak, toplumsal olarak, ekonomik olarak” diye konuşmuştu.
Bigot, Dünya nüfusunun 1 milyarın altında olduğu periyotlarda talebi karşılamaya yetecek ölçüde yenilenebilir güç olduğunu da söz ederek şöyle devam etmişti:
“Artık durum değişti. Sanayi İhtilali’nden ve akabinde gelen nüfus patlamasından beri bu türlü değil. Bu nedenle fosil yakıtları kullanmaya başladık ve etrafımıza çok büyük ziyan verdik. Şu an 8 milyar bireyiz ve çok önemli bir iklim krizinin ortasındayız. Şu anki ana güç kaynağımızı kullanmayı bırakmaktan öteki alternatifimiz yok. En güzel seçenek ise cihanın milyarlarca yıldır kullanmakta olduğu kaynağı kullanmak üzere görünüyor.”
* * * * *
Füzyon gücü, tabiatta birbirini iten iki kesimin güç kullanılarak birleştirilmesiyle ortaya çıkıyor.
Önce nükleer kaynaşım halkasının yani tokamak’ın içine az ölçüde yakıt koyuluyor ve büyük mıknatısların gücü kullanılarak hususun dördüncü hali olarak bilinen ve elektrikli yüklü bir gaz ya da çorba diyebileceğimiz plazma elde ediliyor.
Halkanın içindeki sıcaklıkların tahayyül bile edilemeyecek kadar yükseltilmesiyle, yakıttan gelen hidrojen parçacıkları birleşmeye başlıyor. Bu sürecin sonucunda ortaya helyum ile kütleleri parçacıkların kendilerinden daha düşük olan nötronlar çıkıyor.
Aradaki kütle farkı da çok büyük ölçüde güce dönüşüyor. Plazmadan kaçmayı başaran nötronlar, halkanın duvarlarındaki “battaniye” kaplamasına çarpıyor ve kinetik güçleri ısı olarak transfer ediliyor. Bu ısı da suyu ısıtmakta, buhar üretmekle ve güç üretmek için türbinleri çevirmekte kullanılabiliyor.
GÜNEŞ’İN MERKEZİNDEN 10 KAT DAHA SICAK
Bütün bu süreçte halkanın çok büyük ölçüde ısıyı içinde tutabilmesi gerekiyor. Plazmanın en az 150 milyon santigrat dereceye ulaşması gerekiyor ki bu, sıcaklık güneşin merkezinden 10 kat daha sıcak. Hasebiyle akla şu soru geliyor: Dünya üzerinde hangi unsur bu kadar sıcağa dayanabilir?
Nükleer füzyonla uğraşan bilim insanları bu soruna sonunda bir tahlil buldu. Bu ısı geliştirilen dev mıknatıslar kullanılarak yaratılan güçlü manyetik alanlar sayesinde denetim altında tutuluyor. Bunun dışındaki her deneme ise erimeyle sonuçlanıyor.
Füzyon üzerine çalışan bilim insanları, makinelerinin içinde birer güneş yaratmaya çalışıyor. Zira dev bir yanan plazma topu olan Güneş sonu gelmeyen bir füzyon fabrikası olarak çalışıyor. Her saniye güneşte yüzlerce ton hidrojen helyuma dönüşüyor.
Yıldızlar, Güneşimiz ve uzay boşluğundaki öbür her şey plazmadan oluyor. Hatta kozmosunu yüzde 99,9’unun plazma olduğunu söyleyebiliriz. Dünya’da ise plazmanın en yaygın kullanıldığı alanlar televizyonlar ve neon lambalar. Şimşek çaktığında ve Kuzey Işıkları ortaya çıktığında da doğal plazmaya şahit oluyoruz.
5 SANİYE BOYUNCA DEVAM ETTİRMEYİ BAŞARDILAR
Bu kulağa kusursuz gelse de ITER’deki uzmanlara nazaran asıl zorluk füzyon gücü üretmek değil. Nihayetinde insanlık hidrojen bombasını icadından bu yana nükleer füzyon tepkisi oluşturabiliyordu. Asıl zorluk bu üretimi sürdürülebilir kılmak.
İngiltere’deki Ortak Avrupa Toru (JET) isimli tokamak’ta 5 saniye boyunca güç üretilebildi. Bu şu ana kadar kayda geçmiş en uzun mühlet. Şayet süreç biraz daha uzatılsaydı, 1970’lerde inşa edilmiş bakır mıknatıslar erimeye başlayacaktı.
ITER’de daha fazla mühlet dayanabilecek daha yeni mıknatıslar kullanılıyor. Proje kapsamında 50 megawatt’lık yakıttan 500 megawatt güç üretilmesi hedefleniyor.
Ancak ITER’in asıl emeli bu enerjiyi kullanmak değil, füzyonun JET’in başardığından daha uzun süre sürdürülebileceğini kanıtlamak. Burada elde edilecek muvaffakiyet, gelecekte ticari ölçülerdeki makinelerle füzyona başlanabileceği manasına geliyor.
DÖTERYUM VE TRİTYUM KULLANILACAK
Güneş’teki füzyonda iki hidrojen atomunun birleşimiyle helyum ediliyor. JET ise kelam konusu çalışmasında döteryum ve trityum ismi verilen iki hidrojen izotopunu kullandı. ITER’in de kullanacağı bu izotoplar kimyasal yapıları ve girdikleri tepkiler bağlamında hidrojenle neredeyse tıpkı halde hareket ediyor.
Hem döteryum hem de trityum tabiatta bol ölçüde var. Döteryum hem tatlı hem de tuzlu sularda bulunuyor. 500 mililitre su ve az ölçüde trityumdan elde edilecek gücün bir konutun muhtaçlığını bir yıl boyunca karşılayabileceği öngörülüyor. Trityum tabiatta az bulunuyor lakin sentetik olarak üretilebiliyor. Şu an dünyada yalnızca 20 kilogram trityum bulunuyor, nükleer füzyon için gereken ölçü ise yılda 400 gram. Fakat üstte da dediğimiz üzere 1 ünite yakıtla 8 milyon ünitelik güç üretilebildiğinden, az ölçüde döteryum ve trityum ile büyük ölçüde muhtaçlık karşılamak mümkün.
Trityum epey kıymetli bir husus. Tek bir gramının fiyatı 30 bin dolar civarında. Bu da nükleer füzyonun başarılı olması ve talebin artması halinde, bilim insanlarının yeni bir zorlukla daha karşı karşıya kalacağı manasına geliyor.
* * * * *
Uzaktan bakıldığında ITER tamamlanmış bir proje üzere görünse de aslında daha yapılacak çok iş var. 39 başka alanda yürütülen inşaat ziyadesiyle karmaşık. Aygıtın ölçüleri akıl alacak üzere değil. Yalnızca tokamak’ın yükü 23 ton ki bunu üç Eiffel Kulesi üzere düşünebiliriz. Halka 1 milyon büyük modülden oluşuyor. Bu kesimleri bileşenlerine ayırdığımızda ise 10 milyondan modülden fazlasını elde ediyoruz.
Cihazın etrafına yerleştirilecek olan mıknatıslar da bugüne kadar üretilmiş en kuvvetli mıknatıslar olacak. Kimilerinin çapı 24 metreye vardığından bu mıknatısların demonte halde getirilmesi ve inşaat alanında birleştirilmesi gerekiyor. Kesim sayısını düşündüğümüzde de kusura en ufak bir yer dahi olmadığı anlaşılabiliyor.
Makinenin üç boyutlu dizaynlarını içeren bilgisayar belgeleri bile 2 terabaytlık bir alan kaplıyor. Bunu da 160 milyon adet tek sayfalık Word belgesi formunda düşünmek mümkün.
* * * * *
ITER projesinde çalışmakta olan yüzlerce kişinin gerisinde dünyanın dört bir yanından 4.500 şirket ve 15.000 işçi var. 35 ülkenin katkı sağladığı projeyi Çin, ABD, Avrupa Birliği, Rusya, Hindistan, Japonya ve Güney Kore yönetim ediyor. Lakin Rusya’nın Ukrayna işgali, bu ülkenin ITER’deki rolünün de tartışmaya açılmasına neden oldu.
Rusya savaşın birinci günlerinde birçok bilimsel projeden ihraç edildi fakat Avrupa Komitesi’nin yaptırımlarından ITER muaf tutuldu. Bunun en kıymetli sebebi de Rusya’nın yalnızca bu projenin değil, nükleer füzyon gücü çalışmaları tarihinin vazgeçilmez bir modülü olmasıydı.
1930’larda birçok ülke füzyon gücünden faydalanmak için çalışmalara başladı, ortadan geçen vakitte birçok makine üretildi. Lakin en başarılı aygıt Sovyetler Birliği’nin geliştirdiği “tokamak” oldu. 1968 yılında Sovyet bilim insanları füzyon alanında bir çığır açtı: Hem gereksinim duyulan yüksek sıcaklıkların elde edilmesi hem de plazmanın muhakkak bir müddet için denetim altına alınabilmesi bir birinci oldu. Dahası “tokamak” sözü bile Rusça “toroidal alanlı manyetik oda” manasına gelen “toroydalnaya kameras magnityum polem” sözünün kısaltması.
ITER’in baş finansörleri ortasında yer alan Rusya, aygıtın kimi değerli modüllerini da üretti. Örneğin tokamak’ın zirvesine gelecek olan mıknatıs St. Petersburg kentinde inşa edildi ve ITER’in bağlantı yöneticisi Laban Coblentz’in dediğine nazaran Fransa’ya gönderilmeye hazır halde bekliyor.
ITER, UKRAYNA SAVAŞI’NI DA ATLATABİLECEK Mİ?
Coblentz savaşın Rusya’nın projedeki rolünü değiştirmediğine dikkat ederek, “ITER bir Soğuk Savaş çocuğu. Daha uygun bir gelecek gayesini paylaşan ideolojik olarak zıt görüşlerdeki ülkelerin taammüden bir ortaya gelmesinin sonucu” diye konuştu.
Bununla birlikte Rusya-Ukrayna Savaşı’nın beklenmedik bir durum olduğunu da kelamlarına ekleyen Coblenz, Rusya’nın projedeki geleceğine yeni yöneticinin karar vereceğini belirtti.
YAPILACAĞI YERİ SEÇMEK BİLE 20 YIL SÜRDÜ
Ancak jeopolitiğin ITER’de her vakit bir rol oynadığını söylemek mümkün. İnşaatın yapılacağı yeri bulmak bile yıllar aldı. Bu esnada uzun teknik çalışmalar, siyasi pazarlıklar ve diplomatik ince ayarlar yürütüldü. 2005’te Moskova’da yapılan bir toplantıda Saint-Paul-lez-Durance resmi alan ilan edildi ve bir yıl sonra da Paris’te inşaat kontratı imzalandı.
Diplomasinin ve teknolojinin ayak uydurmasıyla proje başladı. 2010’da temeller atıldı, 2014’te inşaat makineleri çalışmaya başladı.
Böyle anlatıldığında ITER projesi fazla büyük ve hırslı bir teşebbüs üzere görünüyor fakat gezegenimizin karşı karşıya olduğu riskle kıyaslandığında daha anlaşılır bir hal alıyor. 1973 yılından bu yana global güç tüketimi iki katına çıktı. Bu yüzyılın sonunda ise üç katına çıkması kelam konusu. Atmosfere salınan karbondioksitin yüzde 70’i insanların güç tüketiminden geliyor; tükettiğimiz gücün yüzde 80’i ise fosil yakıtlardan…
Sıcak dalgaları daha sık ve daha ölümcül bir hal alıyor, kıtlığa yol açan kuraklıklar, orman yangınları, seller yaşanıyor. Deniz düzeyleri yükseliyor. Ekosistemler kırılma noktalarına ulaşır ve her gün daha fazla insanın hayatı tehlikeye girerken, iklim krizinin tesirlerinin bilakis döndürülmesi de gitgide zorlaşıyor.
HAWKING’İN ÖLMEDEN EVVELKİ HAYALİYDİ
Dünya karbon salınımını süratle azaltmak ve fosil yakıtlardan güneş, rüzgâr, su üzere yenilenebilir güçlere geçiş yapmak için tez ediyor. Kimi ülkeler karbon salınımı düşük olan nükleer fizyon gücüne yatırım yapsa da düşük de olsa kaza riski, yüksek maliyetler ve radyoaktif atıkların saklanmasına ait problemler soru işaretlerine neden oluyor.
Tabii bir de dünyanın bu dönüşümü vaktinde yapıp yapamayacağı sorusu var. Nükleer füzyon son dakikada yetişip insanlığı kurtaran kahraman olabilecek mi?
Merhum fizikçi Stephen Hawking, 2010 yılında Time mecmuasının, “Hayattayken gerçekleştiğini görmek istediğiniz bilimsel keşif hangisi?” sorusuna tam da bu istikamette bir cevap vermişti:
“Nükleer füzyonun pratik bir güç kaynağına dönüşmesini istedim. Etraf kirliliğine ya da global ısınmaya neden olmadan sonsuz bir güç arzı sağlayacak.”
* * * * *
Nükleer füzyon alanında çalışan uzmanlar şimdiden çok büyük mahzurlar aştı. Ortalarında Bigot’nun da bulunduğu birçoğu mesleklerini buna adadı lakin pratik kullanımlarını görmeye ömürleri vefa etmedi.
Bugün ticari şirketler füzyon gücü üretmeye ve satmaya hazırlanıyor. Öngörüler o kadar optimist ki tesislerin yüzyılın ortasında devreye girebileceği belirtiliyor.
Ancak aşılan her mahzurun gerisinden yenisi geliyor. Örneğin hudutlu stok ve trityum fiyatları karşısında ITER kendi materyalini üretmeye çalışıyor. Şimdilik durum üzücü değil. Tokamak’ın içindeki battaniye lityumla kaplanacak, kaçan plazma nöronları battaniyeye çarpıp lityumla yansımaya girecek ve daha fazla trityum yakıtı üretilecek.
Büyük projelerde vakit ve para her vakit bir sorun elbette fakat ITER kelam konusu olduğunda “büyük” sözü yetersiz bir sıfat. Burası dünyanın en büyük ve tarihin en argümanlı güç iş birliklerinden biri.
Bigot’nun dediğine nazaran, bir günlük aksama bile yaklaşık 1 milyon euro’luk bir kayba yol açıyor.
Projenin inşaat maliyetlerinin yüzde 45’ini Avrupa Birliği üstleniyor. Öbür ülkelerin dayanağı ise yüzde 9’un biraz üzerinde. Başlangıçta 6 milyar euro olarak planlanmış olan proje maliyetleri şimdiden 20 milyar euro civarına yükselmiş durumda.
GECİKMELER YAŞANIYOR FAKAT UMUTLAR SÜRÜYOR
2001 yılı varsayımlarında birinci parti plazmanın 2016’da üretileceği belirtiliyordu lakin bu amaç de tutmadı. Hatta projenin sonunun geldiğini düşünenler de oldu. Lakin Bigot’nun yine başa geçmesiyle işler yine rayına oturdu. Coblentz, Bigot’nun en ufak ayrıntıyı bile denetim eden bir yönetici olarak tanındığını lakin bu karışık projeyi tertibe sokmak için de bu türlü bir öndere muhtaçlık olduğunu söyledi.
Coblentz, “Buraya sabah 7’de geldiğinizde aracının otoparkta olduğunu görürdünüz. Akşam 21’e 22’ye kadar çalışmaya devam ederdi. Hiçbir ayrıntısı ciddiye alınmayacak ya da dahil olunmayacak kadar büyük ya da küçük görmediğini hissettirirdi” tabirlerini kullandı.
Bigot idaresinde beklentiler ve teslim tarihleri de daha gerçekçi olacak formda elden geçirildi. Bugün birinci plazmanın 2025’te üretileceği birinci döteryum-trityum deneylerinin ise 2035’te gerçekleşeceği bekleniyor. Lakin pandemi ve süregelen tedarik zinciri sıkıntıları bu tarihlerin de ertelenmesine neden olacak üzere görünüyor.
Ancak Bigot, ITER’in potansiyeline dair tutkusunu ve ümidini son nefesine kadar sürdürdü. CNN’e yaptığı açıklamada, “Hidrojen füzyonu fosil yakıtları yakmaktan 1 milyon sefer daha randımanı. Bizim burada yapmaya çalıştığımız şey Dünya üzerinde küçük bir yapay güneş oluşturmaya çok benziyor. Füzyon gücü tesisi her vakit işliyor olacak. Tabir-i caizse bu güneş hiç batmayacak” diyordu.
CNN International’ın “Bottling the sun” başlıklı haberinden derlenmiştir.
