Amerikalı firma, şebekeye 400 MW nükleer enerji tedarik edecek kompakt stellarator tasarımını ortaya koydu.

Füzyon enerjisi şirketi Thea Energy, şebeke sürekli olarak yaklaşık 400 megawatt (MW) elektrik üretmeyi hedefleyen bir füzyon santralının teknik tasarımını açıkladı. New Jersey merkezli firma, Helios mimarisini 9 Eylül tarihinde, Fusion Engineering and Design dergisinin özel sayısında yayımlanan 16 hakemli makaleden oluşan bir küme ile kamuoyuna sundu.

Amerika Birleşik Devletleri’nde tasarlanan stellarator; yazılımla kontrol edilen ayarlanabilir mıknatıs düzeni, sürekli atık tahliye sistemi ve modüler bakıma uygun yaklaşımıyla dikkat çekiyor. Bu teknolojilerin birlikte füzyon enerjisini güvenilir, maliyet açısından rekabetçi ticari işletmeye uygun hale getirmesi hedefleniyor.

Düz mıknatıslar stellarator mühendisliğini basitleştiriyor

Stellar’lar, füzyon için gereken aşırı sıcak plazmayı tutmak mıknatıs alanlarını kullanır. On yıllara yayılan Ar-Ge çalışmaları bu kavramı olgun bir füzyon sistemi olarak kanıtlamış olsa da, stellar’ların geleneksel olarak kullandığı karmaşık üç boyutlu sargılar mühendislik açısından büyük zorluklar yaratmıştır.

Helios, bu karmaşık modüler sargıları yerine yazılımla yönetilen düz (planar) mıknatıslardan oluşan bir düzenle değiştiriyor. Bu konfigürasyonun, üretim sapmaları ve uzun süreli işletme sırasında ortaya aşınma olsa da çalışmaya devam etmesi tasarlanmıştır.

“Helios santralı teknik açıdan uygulanabilir, dayanıklıdır ve ticarileşmek için bilimsel mucizlere ihtiyaç duymaz.”

Thea Energy kurucu ortağı ve baş teknoloji sorumlusu David Gates

Firmanın aktardığına göre, quasi-eksenel simetriye (quasi-axisymmetric) dayalı tasarım, Helios’un diğer optimize edilmiş stellarator santral tasarımlarına kıyasla daha kompakt olmasını sağlıyor. Sistemin büyük yarıçapı 8 metre olup bu boyutun hem fiziksel alan kullanımını hem de öngörülen maliyeti düşürmesi amaçlanıyor.

Sürekli çalışma güvenilir şebeke enerjisi hedefliyor

Puls (darbe) modunda çalışan füzyon kavramlarının aksine, Helios’un sürekli çalışması tasarlanmıştır. Firmanın ifadesine göre santral, plazma bozulmaları riski olmadan yaklaşık 400 MW elektrik üretebilecek ve böylece temel yük (baseload) enerjisi kaynağı olarak öngörülen rolünü destekleyecektir.

Mimari, stellar’ın füzyon işletmesi sırasında atığı sürekli olarak uzaklaştıran bir X-nokta divertörü içeriyor. Tasarım ayrıca santralı bakımı yapılabilir modüllere bölüyor; böylece ekipmanların işletme süresince erişilebilir ve servis edilebilir olması sağlanıyor.

“Makaleler, geleneksel olarak stellar tabanlı füzyon santral tasarımlarıyla ilişkilendirilen riskleri azaltmayı hedefleyen birkaç yenilikçi kavram sunuyor.”

Wisconsin-Madison Üniversitesi yardımcı profesörü ve özel sayının ortak konu başkanı Benedikt Geiger

Yayımlanan araştırmalar, füzyon kavramını işletmeye uygun bir santrala dönüştürmek için gereken birkaç sistemi kapsıyor. Bunlar; uzaktan kumanda (remote handling), krijenik sistemler, ısı transferi, elektrik beslemeleri, teşhis (diagnostics) ve enstrümantasyon ile düz sargılı mıknatıs mühendisliğini içeriyor.

Helios, Enerji Bakanlığı onaylı kilometre taşına ulaştı

Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı (DOE), Helios’un ön kavram tasarımını daha önce Milestone-Based Fusion Development Program’ının ilk aşamasında onaylamıştı. Thea Energy, bağımsız uzman değerlendirmesinin ardından, santral tasarımı kilometre taşı için sertifikalanmış ilk katılımcı firma oldu.

Firma, Helios’u işletmeden önce ilk büyük ölçekli entegeli stellaratoru olan Eos’u geliştirmeyi planlıyor. Eos aynı düz sargılı mimariyi kullanıyor ve ticari bir santral için ilgili füzyon performansını kanıtlamayı hedefliyor.

Thea Energy, Helios’un 2030’ların başında işletmeye başlamaya uygun şekilde ilerlediğini belirtiyor. Yeni yayımlanan makaleler şimdi daha geniş füzyon topluluğuna, bu ticari hedefin ardındaki fizik ve mühendisliğin ayrıntılı, disiplinler arası bir hesabını sunuyor.