Nükleer füzyon reaktörleri, iki hafif atom çekirdeğini birleştirerek daha ağır bir çekirdek oluşturur ve bu süreçte yüksek miktarda enerji açığa çıkarır. Bu reaksiyonlar, sera gazı yaymadan temiz elektrik enerjisi üretme potansiyeli taşıdığından, geleceğin enerji kaynağı olarak görülür.
TOKAMAKLARDA ISI YÜKÜ SORUNU
Füzyon reaktörlerinde öne çıkan tasarımlardan biri olan tokamaklar, füzyon reaksiyonlarını sürdürebilmek için plazmayı çörek şeklinde bir manyetik alanla sınırlandırır ve ısıtır. Ancak plazmanın reaktör duvarlarıyla etkileşimi, hem yapısal dayanıklılığı hem de sistemin genel performansını tehdit eden ciddi bir ısı yükü problemi yaratır.
İşte bu noktada, Lozan Federal Politeknik Okulu (EPFL)’ndeki TCV tokamak deneyinde görevli araştırmacılar, reaktörlerin aşırı ısınmasını önleyebilecek bir plazma radyasyon biçimi keşfettiklerini açıkladı. Geliştirilen yeni çözüm, X-Noktası Hedef Radyatör (XPTR) olarak adlandırıldı.
X-NOKTASI YENİDEN ŞEKİLLENİYOR
Tokamak cihazlarında “X noktası”, plazmanın şekillendirilmesi ve çekirdekten uzaklaştırılması sürecinde merkezi rol oynayan, manyetik alan çizgilerinin kesiştiği bir konumdur. Burada ortaya çıkan X noktası radyatörleri, plazma ısısını bu bölgeye yakın alanlarda radyasyona dönüştürür. Ancak bu çözümün ölçeklenebilirliği, çekirdeğe olan yakınlığı nedeniyle sınırlı kalmaktadır.
EPFL ekibi, bu sorunu aşmak adına, divertör olarak bilinen plazma dışı bölge boyunca ikincil bir X noktası oluşturarak ısı dağılımını genişletmeyi amaçladı. Bu yeni yaklaşım, plazmanın çekirdeğinden uzakta daha etkili bir şekilde ısı atılımı yapılmasını sağlayarak, reaktörün zarar görmesini engellemeyi ve ömrünü uzatmayı hedefliyor.
YENİ ISI YÖNETİM MODELİ
Araştırmacılar, TCV tokamak'ın esnek manyetik şekillendirme kabiliyetini kullanarak ikincil bir X noktası oluşturmayı başardı. Bu yapı sayesinde plazma çekirdeğinden uzakta lokalize radyasyon bölgeleri tespit edildi. Böylelikle çekirdek performansı korunurken, divertör üzerindeki ısı yükleri önemli ölçüde azaltılmış oldu.
Yeni yapılandırmanın oldukça kararlı olduğu ve farklı işletme koşulları altında da sürdürülebilirlik gösterdiği ifade ediliyor. Bu durum, XPTR yöntemini, füzyon santrallerinde güç tahliyesi yönetimi için güvenilir bir alternatif haline getiriyor.
SPARC İÇİN YENİ UMUT
XPTR yapısının ilk test sonuçları, aşırı ısıyı geleneksel yöntemlere kıyasla çok daha etkili şekilde uzaklaştırabildiğini gösterdi. Bu yöntemin, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Commonwealth Fusion Systems iş birliğiyle geliştirilen yeni nesil SPARC tokamak tasarımına da dahil edilmesi planlanıyor.
Güncel çalışmalar, XPTR sisteminin sınırlarını keşfetmeye ve altında yatan fiziksel mekanizmaları daha iyi anlamaya yönelik deneyler ile son teknoloji sayısal simülasyonlar eşliğinde devam ediyor. Araştırma ekibi, XPTR’nin füzyon enerjisi üretiminde bir dönüm noktası olabileceğine inanıyor.
