ITER, Güneşin Enerjisini Hapsedebilecek, Dünyanın En Büyük Mıknatısını Tamamladı

Sürdürülebilir enerji alanında önemli bir ilerleme olarak, uluslararası ITER projesi, dünyadaki en büyük süper iletken mıknatıs sisteminin bileşenlerini tamamladı. Bu sistem, aşırı ısıtılmış bir plazmayı hapsetmek ve tükettiğinden on kat fazla enerji üretmek için tasarlandı.

Tokamak’ın “elektromanyetik kalbi” olarak tanımlanan bu sistem, 30'dan fazla ülkenin ortaklığıyla geliştirildi ve bilimsel olduğu kadar diplomatik bir zafer niteliği taşıyor.

ITER Dönüm Noktasına Ulaştı

Temiz enerjiye yönelik büyük bir adım olarak, uluslararası ITER projesi, güneşi besleyen enerji türünü serbest bırakmayı amaçlayan dünyanın en büyük ve en güçlü darbeli süper iletken mıknatıs sistemini inşa etmeyi tamamladı.

ITER (okunuşu “i-ter”), 30'dan fazla ülkenin ortak yürüttüğü dev bir iş birliğiyle, füzyon enerjisinin dünya için güvenli, sınırsız ve karbon içermeyen bir enerji kaynağı olabileceğini kanıtlamayı hedefliyor.

Bu projedeki son parça, Amerika Birleşik Devletleri’nde inşa edilip test edilen devasa Merkezi Solenoid mıknatısı oldu. Bir uçak gemisini kaldırabilecek güçte olan bu mıknatıs, Fransa’nın güneyindeki ITER tesisine kurulduğunda reaktörün ana güç merkezi olacak ve Rusya, Avrupa ve Çin’den gelen altı dev halka biçimli mıknatısla birlikte çalışacak.

Mıknatıs sistemi toplamda yaklaşık 3.000 ton ağırlığında olacak. Bu sistem, yıldızların enerjisini Dünya’da yeniden üretmeyi hedefleyen geleceğin halka şeklindeki reaktörü Tokamak’ın elektromanyetik merkezini oluşturuyor.

Darbeli Süper İletken Elektromıknatıs Sistemi Nasıl Çalışıyor?

1. Birkaç gram hidrojen yakıtı—döteryum ve trityum gazı—ITER’in dev Tokamak odasına enjekte ediliyor.
   
   
2. Darbeli mıknatıs sistemi, hidrojen gazını iyonlaştırmak için elektrik akımı gönderiyor ve yüklü parçacıklardan oluşan bir plazma oluşturuluyor.
   
   
3. Mıknatıslar, iyonize plazmayı şekillendiren ve hapsetmeye yarayan “görünmez bir kafes” meydana getiriyor.
   
   
4. Dış ısıtma sistemleri, plazma sıcaklığını 150 milyon santigrat dereceye çıkarıyor—güneşin çekirdeğinden on kat daha sıcak.
   
   
5. Bu sıcaklıkta, plazma parçacıklarının atom çekirdekleri birleşiyor ve muazzam miktarda ısı enerjisi açığa çıkıyor.
   ‍
   

Füzyonun Dev Enerji Kazancı

ITER, tam kapasitede çalıştığında yalnızca 50 megavat giriş ısı enerjisiyle 500 megavat füzyon gücü üretmesi bekleniyor; bu da on katlık bir enerji kazancı anlamına geliyor. Bu düzeyde verimle füzyon reaksiyonu büyük oranda kendi kendine ısınarak bir “yanan plazma” haline geliyor.

ITER, sanayi ölçeğinde füzyon için gereken tüm sistemleri entegre ederek 30'dan fazla üye ülke için büyük ve karmaşık bir araştırma laboratuvarı görevi görüyor. Bu sayede, ticari füzyon enerjisini optimize etmek için gerekli bilgi ve veriler sağlanıyor.

Küresel Birlikteliğin Simgesi

ITER’in jeopolitik başarısı da dikkat çekici: Çin, Avrupa, Hindistan, Japonya, Kore, Rusya ve ABD olmak üzere yedi ana üyenin uzun süreli iş birliği. Üç kıtada yüzlerce fabrikadan gelen bileşenlerle binlerce bilim insanı ve mühendis tek bir makine inşa etmek için çalıştı.

ITER Genel Direktörü Pietro Barabaschi, “ITER’i eşsiz kılan yalnızca teknik karmaşıklığı değil, aynı zamanda değişen siyasi ortamlar boyunca sürdürülen uluslararası iş birliği çerçevesidir” dedi. Ayrıca şu ifadeleri kullandı: “Bu başarı, insanlık iklim değişikliği ve enerji güvenliği gibi varoluşsal zorluklarla karşılaştığında, ulusal farklılıkların ötesine geçerek çözümler üretebileceğimizi kanıtlıyor.” Ve ekledi: “ITER Projesi umut demektir. ITER ile sürdürülebilir bir enerji geleceğinin ve barışçıl bir yolun mümkün olduğunu gösteriyoruz.”

Stratejik Bilgi Aktarım Girişimleri

2024 yılında ITER, inşaat hedeflerinin %100’üne ulaştı. Büyük bileşenlerin çoğu teslim edildi ve Tokamak artık montaj aşamasına geçti. Nisan 2025’te ilk vakum kabı modülü, takvimden yaklaşık üç hafta önce Tokamak Çukuru’na yerleştirildi.

Son beş yılda özel sektörde füzyon enerjisi Ar-Ge yatırımları hızla arttı. Kasım 2023’te ITER Konseyi, bu eğilimin yarattığı fırsatları tanıdı ve ITER Organizasyonu ile ulusal ajansları özel sektörle aktif iş birliği yapmaya teşvik etti.

2024 yılında başlatılan “özel sektörle etkileşim” projesi ile ITER, teknik bilgi, belgeler, veriler ve uzmanlık paylaşımı için çok kanallı bir sistem kurdu. Bu teknoloji aktarım girişimi, aynı zamanda ITER’in küresel tedarik zinciriyle ilgili bilgilerin paylaşılmasını da içeriyor.

Nisan 2025’te ITER, füzyonun çözülmesi gereken teknik sorunlarına yönelik en iyi yenilikçi çözümleri tartışmak üzere kamu-özel sektör ortak atölye çalışması düzenledi.

Üye Ülkelerin Teknik Katkıları

Amerika Birleşik Devletleri, altı modülden ve bir yedekten oluşan Merkezi Solenoid’i üretmiştir. Ayrıca bu merkezi mıknatısın oluşturacağı aşırı kuvvetlere dayanabilmesini sağlayacak “iskelet” destek yapısını da ITER’e teslim etmiştir. Bu dış destek sistemi, sekiz Amerikan tedarikçi tarafından üretilen 9.000'den fazla bileşenden oluşmaktadır. ABD aynı zamanda, ITER’in Toroidal Alan mıknatıslarında kullanılan Niobyum-Kalay (Nb₃Sn) süper iletkenlerinin yaklaşık %8’ini üretmiştir.

Rusya, Tokamak’ın üst kısmına yerleştirilecek olan 9 metre çapında halka şeklindeki Poloidal Alan mıknatısını teslim etmiştir. Avrupa ile yakın iş birliği içinde çalışan Rusya, Poloidal mıknatıslar için gereken yaklaşık 120 ton Niobyum-Titanyum (NbTi) süper iletkeni üretmiştir ve bu, toplam ihtiyacın yaklaşık %40’ına karşılık gelmektedir. Ayrıca, Toroidal Alan mıknatıslarında kullanılan Nb₃Sn süper iletkenlerin %20’si Rusya tarafından sağlanmıştır. Rusya ayrıca mıknatısları gereken voltaj ve akımla besleyecek dev busbar sistemlerini ve vakum kabı bölümleri için üst port tapalarını da üretmiştir.

Avrupa, Fransa’daki ITER sahasında 17 ila 24 metre çapında olan dört halka şeklindeki Poloidal Alan mıknatısını üretmiştir. Ayrıca PF1 ve PF6 mıknatıslarında kullanılan NbTi süper iletkenleri Rusya ile birlikte üretmiştir. Avrupa, ayrıca ITER’in 10 Toroidal Alan mıknatısını teslim etmiş ve bu mıknatıslarda kullanılan Nb₃Sn süper iletkenlerin önemli bir kısmını üretmiştir. Tokamak’ın içinde füzyonun gerçekleşeceği halka biçimindeki vakum kabının dokuz sektöründen beşini de Avrupa inşa etmektedir.

Çin, Avrupa ile yaptığı bir anlaşma çerçevesinde, Tokamak’ın alt kısmına yerleştirilen 10 metre çapındaki Poloidal Alan mıknatısını üretmiş ve kurulumunu tamamlamıştır. PF2, PF3, PF4 ve PF5 mıknatıslarında kullanılan NbTi süper iletkenlerin yaklaşık %65’ini, ayrıca Toroidal Alan mıknatıslarında kullanılan Nb₃Sn süper iletkenlerin %8’ini Çin sağlamıştır. Çin ayrıca 18 adet süper iletken düzeltme mıknatısı (Correction Coils) üretmektedir. Bunlar Tokamak çevresine yerleştirilerek plazma reaksiyonlarını hassas şekilde dengelemek için kullanılır. Çin ayrıca 31 mıknatıs besleme sistemi (magnet feeders) teslim etmiştir. Bu sistemler, elektromıknatıslara elektrik enerjisini ve -269°C’ye kadar soğutulmuş sıvı helyumu iletmek için kullanılır.

Japonya, Amerika Birleşik Devletleri’ne gönderilen 43 kilometrelik Nb₃Sn süper iletken teli üretmiştir; bu teller Merkezi Solenoid modüllerinin üretiminde kullanılmıştır. Japonya ayrıca 18 Toroidal Alan mıknatısından 8'ini ve bir yedeğini üretmiş, bu mıknatısların tüm koruyucu muhafaza yapısını da sağlamıştır. TF mıknatıslarında kullanılan Nb₃Sn süper iletkenlerin %25’i Japonya tarafından üretilmiştir.

Kore, ITER’in en büyük bileşenlerini önceden monte edebilmek için gerekli olan hassas montaj ekipmanlarını üretmiştir. Bu sistemler, Toroidal Alan bobinleri ile ısı kalkanlarının vakum kabı bölümlerine milimetrik hassasiyetle yerleştirilmesini sağlamaktadır. Kore ayrıca TF mıknatısları için gerekli Nb₃Sn süper iletkenlerin %20’sini üretmiştir. Bunun yanında, plazma ile süper iletken mıknatıslar arasındaki sıcaklık farkını dengelemek için kullanılan ısı kalkanlarını da üretmiştir. Tokamak vakum kabının dokuz sektöründen dördü de Kore tarafından teslim edilmiştir.

Hindistan, ITER’in tamamını kapsayan Cryostat sistemini üretmiştir. Bu sistem, Tokamak’ı saran ve 30 metre yüksekliğe, 30 metre çapa sahip dev bir “termos” görevi görür. Hindistan ayrıca, ITER’in mıknatıslarını soğutmak için gereken sıvı helyumu dağıtan cryoline sistemini, soğutma suyu sistemini, Tokamak iç duvarının radyasyon kalkanlarını ve dış plazma ısıtma sistemlerinin çeşitli bölümlerini sağlamıştır.

ITER’in mıknatıs sistemleri toplamda 10.000 ton süper iletken mıknatıstan oluşmaktadır ve bu sistemlerde 51 Gigajoule manyetik enerji depolanacaktır. Bu sistemleri oluşturmak için gereken ham madde, 6 farklı ülkede bulunan 9 fabrikada 100.000 kilometreden fazla süper iletken tel üretilerek sağlanmıştır.

ITER Mıknatıs Sistemlerinin Teknik Özellikleri

Merkezi Solenoid (silindirik mıknatıs)

• Yükseklik: 18 metre
  
  
• Çap: 4,25 metre
  
  
• Ağırlık: Yaklaşık 1.000 ton
  
  
• Manyetik alan gücü: 13 Tesla (Dünya’nın manyetik alanının 280.000 katı)
  
  
• Depolanan manyetik enerji: 6,4 Gigajoule
  
  
• 15 milyon amperlik plazma akımını 300–500 saniye boyunca sürdürebilecek kapasitede
  
  
• Üretim: ABD
  
  
• Malzeme: Japonya’da üretilmiş Nb₃Sn süper iletken tel
  
  
• Soğutma: Sıvı helyum kullanılarak 4,5 Kelvin’de (-269°C) çalıştırılıyor
  
  
• Yapı desteği: Uzay mekiği fırlatma gücünün iki katı olan 100 MN (meganewton) kuvvete dayanacak şekilde tasarlandı
  
  

Poloidal Alan Mıknatısları (halka şeklinde mıknatıslar)

• Çap: 9 metreden 25 metreye kadar değişiyor
  
  
• Ağırlık: 160 ila 400 ton arasında
  
  
• Üretim: Rusya, Avrupa (Fransa) ve Çin
  
  
• Malzeme: Avrupa, Çin ve Rusya’da üretilen NbTi süper iletkenler
  
  
• Soğutma: 4,5 Kelvin’de sıvı helyumla sağlanıyor
  
  

Toroidal Alan Mıknatısları (D şeklinde mıknatıslar, 2023 sonu itibarıyla tamamlandı)

• Boyut: Her biri 17 metre yüksekliğinde, 9 metre genişliğinde
  
  
• Ağırlık: Yaklaşık 360 ton
  
  
• Üretim: Avrupa (İtalya) ve Japonya
  
  
• Malzeme: Avrupa, Kore, Rusya ve ABD’de üretilen Nb₃Sn süper iletkenler
  
  
• Soğutma: 4,5 Kelvin’de sıvı helyum ile sağlanıyor
  
  

Düzeltme Mıknatısları ve Mıknatıs Besleyiciler

• Düzeltme mıknatısları: Çin tarafından üretildi; plazma stabilitesini hassas şekilde düzenliyor
  
  
• Mıknatıs besleyicileri: Elektromıknatısların güç ve soğutma sistemini besleyen çok kanallı iletim sistemleri; Çin tarafından üretildi

‍

‍

‍

‍

Kaynak:https://scitechdaily.com/iter-just-completed-the-magnet-that-could-cage-the-sun/