Çin’in Yapay Güneşi

Yeni yıla girerken, yani Dünya Güneş’in etrafındaki bir turunu daha tamamlarken geç saatlere kadar oturduk, eğlendik; şarkılar şiirler filan derken saatler 12:00’yi gösterdiğinde birbirimize sarıldık, bu mutlu anı hep beraber kutladık. O saate kadar ayakta kalabilmemizi sağlayan şey elbette enerjimizdi. İçimizdeki yaşam enerjisinden bahsetmiyorum. Evlerimizdeki ampulleri aydınlatan elektrik enerjisinden söz ediyorum. Sadece 100 yıl önce böyle bir imkanın olmadığına inanmak çok güç. Olmadığı için de insanlar güneş batınca yatıp, doğunca kalkıyorlarmış. Ama şimdi enerjimiz -minik güneşlerimiz- var ve onları kullanarak geç saatlere kadar oturabiliyoruz.

Bazıları sadece oturmuyor, çalışıyor. Yeni yıla girerken bile… 2022’de Güneş Doğu’dan yükselmeye başlamadan hemen önceki saatlerde yine Doğu’da, Çin’de yapay bir Güneş ısınmaya başladı. Bu yapay güneş 1056 saniye boyunca gerçek Güneş’in 5 katı sıcaklıkta çalıştı: 70 milyon derecede. Doğu kelimesini özellikle vurguladım, çünkü Çinlilerin yaptığı deneyin adı bu: EAST. İngilizce “Doğu” demek. Açılımı “Experimental Advanced Superconducting Tokamak.” Dünya’daki enerji problemini çözmek için yapılan deneylerden biri bu. Halkın daha iyi anlayabilmesi için de “yapay güneş” adı veriliyor. Çünkü sistem Güneş’in enerjisini yapay olarak Dünya’da üretebilmek için tasarlanmış.

Normalde enerji nasıl üretiliyor? Bir şeyleri döndürüyorsunuz ve elektrik üretiyorsunuz. En basitinden bisikletin tekerleği dönüyor ve bir dinamo o mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviriyor, bisikletin feneri yolumuzu aydınlatıyor. Kömürü yakıp, suyu ısıtıyorsunuz; ısınan suyu buhara dönüştürüyorsunuz, o buhar da büyük bir basınçla yine tekerlekleri döndürüyor ve enerji üretiyor. Bunu böyle basit basit anlattığıma bakmayın, şu anda bize basit gelen bu konsept bir çağı kapatıp yenisini başlattı. Bu basit prensiple çalışan buharlı makinelerin ortaya çıkması “Endüstri Devrimi”ne yol açtı. Bu devrim de dalgalar halinde hala devam ediyor. Mesela şimdilerde dördüncü endüstri devriminden söz ediliyor ama bana göre bu devrimden çok evrim. Yeni bir sürüm: Endüstri 4.0

Öte yandan Dünya’nın belli başlı ulusları yeni bir gerçek devrimin peşinde. Çünkü bunun öncülüğünü yapanlar yeni çağın liderleri olacak. Enerjiyi kontrol eden Dünya’yı kontrol eder. Bu gerçeğin farkında olarak yeni enerji devrimiyle ilgili yarım yüzyıldan uzunca bir süreden beri çalışmalar yapılıyor. Az önce size Çin’de geçen hafta yapılan EAST deneyinden söz ettim. Bu kısaltmadaki “T” harfi Rusça “токамáк” kelimesinden geliyor. Aslında bu da bir akronim: тороидальная камера с магнитными катушками “manyetik bobinli toroidal oda” demek, yani şöyle simit gibi bir ortam. Sovyet fizikçiler 1950’li yıllarda bunun ilk örneklerini yapmış. Füzyon enerjisini elde edebilmek için.

O zamanlardan beri bu enerji türü ve füzyon reaktörler yapabilme hayali pek çok ulusun düşlerini süslüyor. Nükleer reaktör deyince hepimizin aklına Çernobil başta olmak üzere çeşitli tehlikeler, radyoaktif atıklar, çevre kirliliği gibi konular geliyor haklı olarak. Bunlar fizyon reaktörleri. Çünkü bu tür reaktörlerde atomun çekirdeği parçalanarak fizyon türü bir enerji elde ediliyor. Bir de nükleer füzyon var. Yine atomun çekirdeğiyle ilgili -zaten nüklei çekirdek demek- ama burada çekirdek parçalanmıyor, tam tersine birleştiriliyor. Aynı Güneş’teki gibi. Güneş devasa bir nükleer füzyon reaktörü. Her saniye Hidrojen atomları çarpışıp, birleşip Helyum atomlarına dönüşüyor. Güneşimiz her saniye 600 milyon ton hidrojeni helyuma çevirerek muazzam miktarda enerji açığa çıkarıyor. Çıkarıyor ama nasıl? Güneş çok devasa bir kütleye sahip olduğu için devasa bir kütleçekimi de var. Bu kütleçekimi onun çekirdeğinde füzyon reaksiyonu oluşabilmesi için ideal koşulları sağlıyor.

Aynı koşulları Dünya’da sağlayabilmek hiç kolay değil. Yarım yüzyılı aşkın bir süredir pek çok yöntemle yapılmaya çalışılıyor. Bu yöntemler içerisinde en gerçekçi çözümün az önce sözünü ettiğim “tokamak” olduğu düşünülüyor. Tokamak, füzyon enerjisini kullanmak için tasarlanmış deneysel bir makine. Aşırı sıcaklıklarda, elektronlar çekirdeklerinde ayrılıyor ve maddenin iyonize hali olan plazma haline geliyor. Yüklü parçacıklardan (yani pozitif çekirdeklerden ve negatif elektronlardan) oluşan plazmalar, soluduğumuz havadan yaklaşık bir milyon kat daha az yoğun, çok zayıf ortamlar. Füzyon plazmaları, hafif elementlerin kaynaşabileceği ve enerji üretebileceği bir ortamı sağlıyor. Vakumlu bir simit şeklinde tasarlanan bu tokamak makinesinin içinde, atomların füzyonu, yani birleşmesi-kaynaşması yoluyla üretilen enerji, kabın duvarlarında ısı olarak emiliyor. Tıpkı geleneksel elektrik santrallerinde olduğu gibi bu ısıyı buhar üretmek için kullanacaklar ve ardından türbinler ve jeneratörler aracılığıyla elektrik üretecekler.

Peki her şey iyi güzel de 60 küsür seneden beri neden yapılamıyor? Çünkü bir problemi teorik olarak çözmek yeterli değil, onu pratik olarak hayata geçirebilmek için pek çok deneme yapılması gerekiyor. Bugüne kadar yapılan 100’den fazla denemede füzyon enerjisi elde edildi ama onu elde etmek için daha fazla enerji harcandı. Bir ampulü yakmak için iki ampullük elektrik kullanmak gibi düşünebilirsiniz. Ya da 100 derece sıcaklık elde etmek için 200 derecelik ısı harcamak gibi. Buna “Q değeri” deniyor. Şu ana kadar bu değer en fazla 0.67’ye kadar getirilebildi. 1 değerinin altında kalındı. Eğer 1 koyup 1 alıyorsan Q değeri 1 oluyor. Eğer koyduğundan fazlasını alamıyorsan o işin pratik ve ekonomik olarak bir değeri yoktur. Bir adım atıp, iki adım geri gidersen ilerlemiş olur musun? Hayır. 

Çin, geçen yıl iki adım birden attı. Önce Mayıs’ta 120 milyon derecelik bir deney yaptı ve 101 saniye boyunca reaktörü bu sıcaklıkta tutmayı başardı. Geçtiğimiz hafta bu kez nispeten daha düşük bir sıcaklıkta 70 milyon derecede deneyi gerçekleştirdi ama 1056 saniye boyunca yani 17 dakikadan uzunca bir süre bu sıcaklıkta tutmayı başardı. Bu bir rekor. Çok önemli bir kilometre taşı. 

Bu deneyin yapıldığı yer Çin. Ancak deney çok daha büyük bir projenin parçası. ITER projesinin… Bu sadece Çin’le ilgili değil, uluslararası bir proje. Uluslararası Uzay İstasyonu ISS var ya… Bunu da yeryüzündeki ISS gibi düşünebilirsiniz. Uzayı değil de temiz ve verimli enerji üretimini araştırmak için kurulmuş bir organizasyon. 

Bunu ISS’e özellikle benzetiyorum. Ayrıca CERN’deki “Büyük Hadron Çarpıştırıcısı”na da benzetebiliriz. Çünkü ITER tüm zamanların en büyük bilimsel deneyini yapmaya hazırlanıyor. 2010 yılından beri Fransa’nın güneyinde 42 hektarlık bir arazide devasa bir nükleer füzyon reaktörü inşa ediyorlar. 1950’lerden beri yapılan tüm tokamaklardan, en son Çin’deki EAST deneyinde kullanılandan çok daha büyüğünü 2020’de taktılar. 23000 tonluk bir makine bu. Eyfel Kulesi’nin 7300 ton olduğunu düşünürsek onun üç katından fazla. Bu tokamakın içindeki manyetik alanı oluşturabilmek için 100.000 km uzunluğunda süper iletken teller kullanıldı. Ana reaktörü 2025’te çalıştırıp ilk testleri yapmaya başlayacaklar. 

Peki ne olacak bu testlerde? Ortalık epeyce bir ısınacak 🙂 Güneş’in yüzey sıcaklığı 6000°C. Çekirdeğinin sıcaklığı 15 milyon°C. Bu devasa projenin bir parçası olarak geçen hafta Çin’de yapılan deneyde ulaşılan sıcaklık 70 milyon°C idi. Bu proje 2025’te hayata geçtiğinde hedeflenen sıcaklık 150 milyon°C olacak. Güneş’in en sıcak noktası olan çekirdeğinden 10 kat daha sıcak. Daha da önemlisi böylece Q değerini de 10’a çıkartmak istiyorlar. Şu ana kadar en fazla 0.67 olabilmişti bu değer.  24 MW’lık enerji harcayıp 16 MW’lık termal füzyon elde edilebilmişti. Çok konulup az kazanılmıştı. 2025’ten itibaren verimlilikte 1 değerini aşıp 10’a katlamak istiyorlar. Kısa vadede hedefleri 400 ila 600 saniyelik süreler boyunca 50 MW’lık enerjiyi verip 500 MW’lık füzyon gücü elde edebilmek. 

Peki kim bunlar? Kim bu devrimsel yenilikçi füzyon enerjisini üretip kontrol etmek isteyenler? Öyle belli başlı kişiler, aileler filan değil. Böylesine büyük bir projeyi ancak çok güçlü ülkeler bir araya gelerek yapabilir. Toplam maliyetinin 45 ila 65 milyar dolar arasında olacağı tahmin ediliyor. Riskli bir bilimsel deneye bu miktarda yatırımı ancak ülkeler birleşerek yapabilir. Burada da öyle olmuş. Başta Çin olmak üzere Güney Kore, Rusya ve ABD zaten kendi yapay güneşleri için yıllardır çalışıyorlar. Hatta ABD’de MIT Üniversitesi’nde Bill Gates’in maddi olarak desteklediği SPARC adında bir proje var. Onlar da Eylül ayında çok önemli bir gelişme kaydettiler. İçte bu şekilde çalışırken dışta da ITER projesinde diğer uluslarla, hatta Çin ve Rusya gibi en önemli rakipleriyle işbirliği yapıyorlar. Bunlara Japonya ve Hindistan da eklenmiş. Projenin son ortağı Avrupa Birliği ve dolayısıyla ona bağlı 27 ülke, Kıbrıs bile var. Bunu niye söylüyorum? Çünkü projeye katkı sağlayan bu üye ülkeler, bilimsel sonuçların yüzde 100’ünden ve üretilen tüm fikri mülkiyetten yararlanacaklar. Komşularımız Yunanistan, Bulgaristan, Kıbrıs, Rusya hepsi… Brexit’le Avrupa Birliği’nden ayrılan İngiltere, bu projeyi bırakmadı, şerh düşüp ayrılmama kararı aldı. En son 2017’de Kazakistan bile teknik işbirliği anlaşması yapıp bir şekilde bu projeye dahil olmaya çalıştı. Toplam 35 ülke katkı sağlıyor. Çünkü ne dedik? Enerjiyi yöneten Dünya’yı yönetir. 

1950’lerden beri teorik olarak üzerinde çalışılan, 1985’ten beri bir proje olarak gündeme getirilen, 2010’dan beri inşa edilen böylesi yenilikçi fikirlerin bir ucundan da biz tutamaz mıyız? Biliyorum bu projeler yatırım anlamında çok riskli ve çok uzun vadeli. Ama gelecekte çok büyük kazançları elde etmek için bu riskli yatırımları yapmak gerekmiyor mu? En azından insan kaynaklarını bu alanlarda çalışmak üzere yönlendirmek mümkün olamaz mı? Çin’in yaptığı son deneyde çalışan insanlara bakıyorum. Hepsi de genç. Potansiyel olarak, zeka olarak bizden hiçbir farkları yok. Fark, farkındalıkta mı acaba?

Geçen yüzyılda kavanoz gibi bu camların içine enerjiyi yerleştirdik. Dilediğimiz zaman açıp kapayabildiğimiz bir gücü kontrol etmeye başladık. Bu yüzyılda aynı kavanozun içerisine Güneş’in gücünü yerleştirebilme ihtimalini konuşuyoruz. Füzyon enerjisi henüz emekleme aşamasında. Ama bilim insanları tarafından “nihai temiz enerji kaynağı” olarak tanımlanıyor. Zaten tam da bu yüzden iki küçük atomun birleşmesi için 35 ülke canla başla çalışıyor. Çünkü atomlar birleştiğinde ortaya çıkan güç, onu parçaladığınızda ortaya çıkan güce göre kat kat daha fazla. Sanırım bu doğanın bize verdiği sessiz bir mesaj.