Hidrojen (H1), dötron (H2) ve trityum (H3) gibi hafif elementlerin atom çekirdeklerinin, çok yüksek basınç ve sıcaklıkta birbirleriyle kaynaşmasıyla, yeni bir atom çekirdeğinin (örneğin helyum) oluşmasına ‘nükleer füzyon’ deniyor ki, bu, milyarlarca yıldır güneşte olagelen bir nükleer tepkime. Dünyamızdaki yaşamın ve her türlü enerjinin (fosil yakıtlar, biyokütle, rüzgâr, güneş ve su enerjilerinin) ana kaynağı, füzyon sonucu ortaya çıkan güneş ışınlarıyla sürebiliyor. Kaynaşan dötron ve trityumun toplam kütlesi, bir nötronla birlikte ortaya çıkan helyum atom çekirdeğinin kütlesinden daha fazla olduğundan, bu kütle fazlalığı, Einstein’ın E=mc² bağıntısıyla gösterilebileceği gibi, enerjiye dönüşüyor (Şekil 1). Güneşin merkezinde füzyon, 200 milyar bar’lık çok yüksek bir basınçta ve 15 milyon derece (C) sıcaklıkta ortaya çıkıyor.

Şekil 1: 

Yeryüzünde füzyon enerjisi, hidrojen bombası yapımında kullanılabildiği gibi, son yarım yüz yıldır gelişmiş ülkelerin araştırma merkezlerinde bundan elektrik üretilebilmesi amacıyla yoğun araştırmalar yapılıyor. Füzyonda bir anda patlamalar şeklinde ortaya çıkacak büyük enerjinin, kontrollü olarak, zamana yayılarak dağılımı ve bunun yıl boyunca elektrik enerjisine dönüştürülebilmesi büyük zorluklar içeriyor. Bu nedenle, örneğin AB’de planlanan bütçenin 3 katını bulan 15 milyar Avro gibi büyük paralar harcanmasına rağmen, nükleer füzyondan elde edilecek elektriğin, şebekelere büyük miktarda verilebilmesinin 2050’den önce olamayacağı söyleniyor.

Her ne kadar Lockheed şirketi, füzyon enerjisinden 5-10 yıl içinde elektrik üretebileceğini ya da ‘şişeden cini!’ çıkaracağını geçen Ekim ayında açıklamışsa /1/ da, bilim insanları, bunun henüz uygulanabilirliği olamayacak bir kuram (teori) olabileceğini ve belki de, Lockheed’in araştırmaları için daha fazla destek sağlayabilmeyi amaçladıklarını belirtiyor.

Lockheed, ileride elektrik enerjisi üretimi için kimsenin kaygılanmasına gerek olmadığını, yılda 20 kg kadar deniz suyu yakıtıyla! (trityum karışımlı), 1 milyon kg petrolden elde edilebilecek kadar enerji elde edilebileceğini web sitesinde duyuruyor. Ancak Lockheed, 1 yıl sonra, 1 kamyon büyüklüğündeki ilk deneme reaktörünü ve 5 yıl sonra da elektrik üretimine geçebilecek 100 MW’lık bir ’prototip füzyon reaktörü’nü işletmeye açabileceğini açıklarken, füzyon reaktörlerinin, nükleer santraller gibi, temel elektrik üretim reaktörü olarak devreye (şebekeye) alınabilmelerinin ancak 2050’de gerçekleşebileceğini de belirtiyor /1/.

‘Nükleer füzyon’, nükleer santrallerdeki ‘Nükleer fisyon (ya da çekirdek bölünmesi)’ ile karıştırılmamalı. Nükleer fisyonda, uranyum 235 gibi ağır bir atom çekirdeğinin bölünmesiyle, ortaya iki farklı kütlede atom çekirdeğiyle birlikte enerji açığa çıkarken, nükleer füzyonda bunun tersi, hafif atom çekirdeklerinin kaynaşması sırasında enerji açığa çıkıyor /2/. Füzyonla ortaya çıkan enerji, nükleer santrallerde fisyonla ortaya çıkandan 3-4 kat daha fazla.

Güneşte, ancak 200 milyar bar’lık basınçta oluşan proton/proton kaynaşması, bu büyüklükte çok yüksek bir basınç yeryüzünde sağlanamayacağından, yapılmakta olan araştırmalarda, hidrojenin sırasıyla 1 ve 2 nötron fazlalığı olan dötron (H2) ve trityum (H3) kullanılıyor. Bunun nedeni, bunların birbirleriyle kaynaşabilmesi için 2 bar’lık basınç yeterli oluyor, ancak 100 milyon derecelik sıcaklığın da sağlanması gerekiyor. Atom çekirdeklerinden oluşan ‘plazma’, genellikle bir kap içinde, manyetik bir alanda tutularak, yüksek sıcaklıktaki plazmanın kaba değmesi önleniyor (Şekil 2).

Dötron özellikle deniz suyunda tükenmeyecek kadar çok var. Trityum ise, yerkabuğunda binlerce yıl yetebilecek kadar bulunan lityumdan nükleer tepkimeyle elde edilebiliyor.

Şekil 2:

Şekil 2 açıklama: Füzyon reaktörüne, dötron ve trityumdan oluşan gaz enjekte ediliyor, mikro dalgalarla 100 milyon dereceye (C) yükseltilen sıcaklıktaki plazmada (mor) kaynaşan atom çekirdeklerinden helyum oluşurken, ortaya çıkan hızlı nötronlar enerjilerini, battaniyeye aktararak bunu ısıtıyorlar. Isı enerjisi, battaniyeyi çevreleyen borulardaki suya aktarılarak suyu buharlaştırıyor. Her çeşit elektrik santralinde olduğu gibi buhar, türbinleri çeviriyor, türbinler de elektrik üretecini (jeneratör, dinamo) çevirerek elektrik üretiliyor. 

Nükleer füzyonda, nükleer santrallerde ortaya çıkan radyoaktif maddelere oranla çok daha az ve çok daha kısa yarılanma süreli radyoaktif maddeler açığa çıkıyor. Bir füzyon reaktörünün radyoaktifliğinin 100 ile 500 yıl arasında giderilebileceği hesaplanıyor.

Sonuç

Bugün dünyada 1,3 milyar kişi herhangi bir enerjiden yararlanamıyor. 2050 yılında dünyanın enerji gereksiniminin bugünkünün iki katına çıkacağı kestiriliyor. Bugün dünyadaki 50.000 kömür santraline 1.200 adet yeni kömürlü santralin eklenmesi planlanıyor. Her yıl salınan 10 milyar ton!

CO₂ ve diğer gazların iklimi gitgide olumsuz etkilediği ise biliniyor. Yenilenebilir enerjiler (güneş, rüzgâr, su) ileride de artan enerji gereksinimini, ne yazık ki, karşılayabilecek kapasitede ve günün her saatinde hazır değil. Bu nedenle, nükleerden çıkan Almanya’da bir dizi, kömürlü elektrik santrali yapılıyor /3/. Geliştirilen nükleer santrallerin de sayısının gitgide artmasına rağmen, uzun ömürlü radyoaktif atıklar ve kaza olasılığı sorunları ise gündemde… Sonuç olarak, elektrik enerjisinin üretiminde bugün çıkmazda olan dünyada, ileride füzyon reaktörleri düşünüldüğü gibi geliştirilebilirse, elektrik gereksinimine kalıcı bir çözüm getirilmiş olacaktır. ITER bilimsel çalışmalarıyla ilgili olarak yeni yayınlara bkz /örneğin 4, 5/.

Not: 18. yüzyılda yaşamış, büyük fizikçi Newton’a ışıkla ilgili araştırmalar yaparken güneş ışığının kaynağı sorulduğunda “Onu Tanrı bilir, ben bilemem” demiş! Zaten insanlık tarihi boyunca fiziğin henüz açıklayamadığı doğa olayları hep tanrılara havale edilmemiş midir? Sonra bunları fizik açıkladıkça, tanrıların sorumluluk alanlarından alınarak fiziğe aktarılmamış mıdır?

Yüksel Atakan, Dr. Fizik Y. Müh., Almanya / ybatakan@gmail.com

Kaynak:

/1/ Lockheed Martin / Compact Fusion

/2/ Radyasyon ve Sağlığımız, Nobel Yayınları, 2014, Y. Atakan, Syf. 99

/3/ Güneş, rüzgar, kömür ve nükleerden enerji üretiminde gerçek sorunlar, Y. Atakan, Bilim ve Gelecek, Ekim 2014

/4/ https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0029-5515/50/1/014002/meta

/5/ https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920379613007448 (Lessons learnt from ITER safety & licensing for DEMO and future nuclear fusion facilities)

Elektrik üretiminde ‘şişeden çıkacak cin’: Nükleer füzyon yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

ABD’deki yeni hükümetin en büyük hedeflerinden biri otomotiv endüstrisini hareketlendirmek, istihdamı artırmak vs.

Bunu zaten Trump kendi ağzından açıkça söylüyor; hatta bu amaca yönelik attığı olumlu twitler sayesinde otomotiv şirketlerinin hisseleri anında milyarlarca dolar değer kazanabiliyor… Örneğin:

Sonucunda Fiat ve Ford’un aynı gün borsadaki durumlarına bakalım:

Tabi Trump hoşlanmadığı işler yapanları yine Twitter aracılığı ile cezalandırmayı da ihmal etmiyor. Trump’ın attığı twit sonrası Toyota’nın borsada kaybettiği milyarlar bunun bir örneği:

Bu paylaşımın hemen sonrasında aynı gün Toyota hisselerinin durumu:

Trump’ın sosyal medya aracılığı ile şirketlere, borsaya vs. yaptığı bu büyük etki aslında ayrı bir yazının konusu. Temelde tüm bu örnekler otomotiv endüstrisinin onun planında ne kadar büyük bir yer tuttuğunun açık bir göstergesi. Silikon Vadisi’nin devleri ile yaptığı toplantı sonrasındaki ikinci önemli toplantısını otomotiv endüstrisinin CEO’ları ile daha bir iki gün önce yapması da bunun başka bir kanıtı:

http://fortune.com/2017/01/24/donald-trump-auto-executives-increase-production/

İşin buraya kadar olan kısmı zaten önceden beri tahmin ediliyordu; ancak yakın zaman önce pek çoğumuzun tahmin etmediği başka bir gelişme oldu. Seçim öncesi Trump’ı desteklemediğini açıkça söyleyen ve çoğu girişimcinin role model olarak gördüğü Elon Musk, Trump kabinesinin teknoloji danışmanlarından biri oldu.

Herkes Musk’ın bundaki motivasyonunu merak ederken 2 gün önce olası sebeplerinden birinin sinyalini o da Twitter’da verdi:

Elon Musk, Trump kabinesinin yeni dış işleri bakanı ve eski Exxon CEO’u Rex Tillerson’u açıkça desteklediğini ve potansiyel olarak çok başarılı olabileceğini belirtirken bir sonraki twitinde bunun sebebi de ortaya çıkıyor:

Musk, karbon gazı emisyonunu durdurabilecek en önemli adımın karbon vergisi olduğunu sürekli beyan eden biri. Bu verginin uzun vadede karbon emisyonunu ve dolayısıyla iklim değişikliğine olumsuz etkisini durdurmaya yönelik en önemli adım olduğunu düşünüyor.

İşin ilginci, yıllarca iklim değişikliği konusunu yalanlayan araştırmalar için milyonlarca dolar harcayan Exxon’un CEO’su Rex Tillerson’un da yakın geçmişte benzer bir beyanı ile Elon Musk ile aynı fikirde olması.

Tabii nasıl oluyor da oluyor diyeceksiniz… Hayat görüşü ve iş adamlığı özellikleri açısından tamamen farklı iki adam… Biri elektrikli araba endüstrisinin lideri, diğeri Dünyanın en büyük petrol ve gaz şirketinin CEO’su… Doğayı korumak için aynı fikirdeler!..

Yok yahu ne doğası…

Birinin durumu; dünyada giderek artan iklim değişikliği farkındalığı, artık ABD ve Çin’in de katıldığı Paris Anlaşması ile ülkelere karbon emisyon sınır getirilmesi ve daha birçok etkenden artık kaçamayacağını görüp aslında karbona bir fiyat belirlemenin dünyanın en büyük petrol şirketi olarak onu bu marketin (yani karbon borsasının diyelim) en büyük hatta tek regülatör yapacağını bilmesi.. (bkz: http://fortune.com/2016/07/10/exxonmobil-carbon-tax/)

Diğerinin durumu ise; karbon vergisinin klasik otomobil endüstrisine vereceği zararı bilip bunun Tesla’yı Dünyanın en büyük elektrikli otomotiv şirketinden Dünyanın en büyük otomotiv şirketi noktasına getireceğini görmesi…

Yakın gelecekte, bilim insanlarının büyük oranda kabul ettiği ve tarihi delillerle net gösterdiği iklim değişikliğini reddeden Trump, ekonomik getirisini gördükten sonra karbon vergisine, “Doğa için Evet!” derse hiç şaşırmayalım. (detaylar için: https://www.bloomberg.com/news/articles/2015-12-10/watch-elon-musk-agree-with-exxon-time-for-a-carbon-tax)

Peki tüm bunların arasında iklim değişikliği?

O sadece bahane… Üzerinden para kazanacağını gördüğü andan itibaren Dünyanın en büyük petrol şirketi karbon vergisini de onaylar; Dünyanın en önemli girişimcisi kendi işini tekel noktaya getireceğini gördükten sonra bu petrol şirketinin eski CEO’suna da destek olur… Bunların hepsi olur, sebeplerin hiçbiri de doğaydı bilimdi iklimdi vs. olmaz.

Neyse ki bu olay özelinde, ekonomik çıkarlar, doğanın ve bilimin de yanında olacak şekilde gelişiyor (şimdilik)…

Ancak bu yazıda bahsi geçen her şey bilimin artık amaç olmasını geçtim, hatta önemli bir araç da olmasını geçtim… Resmen bir piyon haline geldiğini gösteriyor.

***

Not: İklim değişikliği konusunda herhangi bir ispat verme ihtiyacı dahi hissetmedim bu yazıda. Zannediyorum bu konuda en cahil kalmış ülkelerden biri olduğumuz için halen bu konu üzerinde komplo teorileri üretenleri görmek normal ancak ciddiye alınası değil.

“İklim değişikliği aslında şöyle uydurmadır, böyle yalandır… Büyük ülkelerin karbon emisyonunu sınırlayıp gelişmekte olan ülkelere ket vurma amacıdır” tarzında iddialarda bulunanlardan koşarak kaçınız. An itibariyle Paris Anlaşması; ABD, Çin dahil Dünyanın neredeyse tüm ülkelerince imzalanmış bir anlaşma. Bunun yanında artan karbon emisyonunun iklim değişikliğine etkisi, Dünyanın son yüzyıldaki ısınma süreci:

Daha ne kadar kanıt lazım ki..

Tüm bilimsel verileri dikkate almamanın iki gerekçesi olduğunu unutmayın; ya araştırma kültüründen yoksun, kulaktan dolma şeyleri savunan biri vardır karşınızda ki kesinlikle tartışmanın anlamı yoktur… ya da her şeyin farkında olup başka bir ajanda için savunan biri vardır karşınızda ki bu durumda da tartışmanın bir anlamı yoktur. Eğer bir sonuç arıyorsanız tabii…

Can Gürses / @canitti

Bilim amaç mı araç mı? Otomotiv endüstrisi ve iklim değişikliği yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.