ITER Baş Bilim İnsanı Alain Becoulet; “Yaşam kalitesi enerjiye bağlı. Ancak enerji aynı zamanda karşılaştığımız en büyük zorluklardan biri. Diğer tüm kaynaklardan daha temiz, daha verimli ve daha güvenilir bir enerjiye ihtiyacımız var. Bunu gerçeğe dönüştürmek için, Dünya’da bir Güneş yaratıyoruz. ITER’de plazma sıcaklığı Güneş’in çekirdeğinden 10 kat daha sıcak, yani 150 milyon derece olacak” diyerek Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör anlamına gelen ITER projesinin devrim niteliğindeki önemli tanımlıyor
Foucault’nun sarkacı, Doppler’in trompetleri, Volta’nın pili ve daha niceleri. Yüzyıllar boyunca, ortak bilince yerleşen birçok deney gerçekleştirildi. Fransa’nın güneyinde inşa edilmekte olan proje ise, ölçek ve yaratacağı etki açısından, tüm bu örnekleri geride bırakacak nitelikte. Projenin adı; ITER, yani Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör. ITER’in ilk adımları 2006 yılında atıldı ve çalışmalar 2010’da, Güneş’i besleyen enerji kaynağı olan nükleer füzyonun gücünü kullanmak üzere hayata geçirildi. Eğer bu proje başarıya ulaşırsa, gezegenimiz için yeni bir enerji çağının başlangıcı olabilecek. Ancak bu hiç de kolay değil. Bu deneyin başarılı olması için, Güneş’in çekirdeğinden çok daha sıcak bir ortam oluşturulması gerekiyor. Bu ortamda plazma üretilecek ve hidrojen izotopları olan döteryum ile trityum kaynaşarak helyuma dönüşecek. Bu süreç sırasında, umulduğu üzere sürece giren enerjiden katbekat fazlası açığa çıkacak.
BENZERSİZ BİR ULUSLARARASI İŞ BİRLİĞİ
Tahmin edebileceğiniz gibi, bu tür bir deneyi gerçekleştirmek, onu tasarlamaktan çok daha fazla çaba gerektiriyor. Dünyada bir yıldız yaratmak, eşi benzeri görülmemiş düzeyde beceri, hassasiyet ve tabi ki büyük bir işbirliği gerektiriyor. ITER; Çin, Avrupa Birliği, Hindistan, Japonya, Güney Kore, Rusya ve Amerika Birleşik Devletleri’ni bir araya getiren benzersiz bir uluslararası iş birliği. Bu yedi üye (33 ülke), dünya GSYİH’sinin yüzde 80’ini ve gezegen nüfusunun yarısını temsil ediyor. ITER üyeleri, ITER tesisinin tasarımı, inşası ve işletilmesi sorumluluğunu ortaklaşa üstleniyor. 1985 yılında uluslararası ortak bir füzyon deneyi fikri ilk kez ortaya atıldığından bu yana, binlerce mühendis ve bilim insanı ITER’in tasarımına katkıda bulunuyor. 2005 yılında oybirliğiyle alınan kararla, ITER’in Avrupa Birliği tarafından önerilen Fransa’nın güneyindeki, Aix-en-Provence’ın yaklaşık 40 kilometre kuzeyinde yer alan sahada inşa edilmesine karar verilmiş. ITER’e üye olan yedi ülkenin katkısı büyük ölçüde ayni olarak, yani tesis için gerekli bileşenlerin ve sistemlerin üretilmesi yoluyla sağlanıyor.
TOPLAM YATIRIM 25 MİLYAR EURO’YU AŞTI
2024 itibarıyla ITER projesine yapılan toplam yatırım, başlangıçtaki tahminlerin çok üzerine çıkarak 25 milyar Euro’yu aşmış durumda. Proje ilk planlandığında yaklaşık 5 milyar Euro’luk bir bütçe öngörülüyordu; ancak zaman içinde karşılaşılan teknik zorluklar, üretim süreçlerindeki aksaklıklar ve COVID- 19 pandemisi gibi küresel gelişmeler bu rakamın ciddi ölçüde artmasına neden oldu. Avrupa Birliği, projede lider finansör konumunda bulunuyor ve inşaat maliyetlerinin yüzde 45’ini üstleniyor. Ev sahibi ülke olan Fransa ise bu AB katkısının yüzde 20’sini sağlıyor. Diğer ITER üyeleri— Çin, Hindistan, Japonya, Güney Kore, Rusya ve Amerika Birleşik Devletleri—her biri yaklaşık yüzde 9 oranında katkıda bulunuyor. Projenin ilerleyen işletme aşamalarında ise AB’nin katkı oranı yüzde 34 seviyesine düşecek şekilde yeniden düzenlenecek.
GÜNEŞ’İN ÇEKİRDEĞİNDEN 10 KAT DAHA SICAK
ITER merkezinde bir araya geldiğimiz ITER Baş Bilim İnsanı Alain Becoulet, bu vizyonun büyüklüğünü şöyle özetliyor: “Yaşam kalitesi enerjiye bağlı. Ancak enerji aynı zamanda karşılaştığımız en büyük zorluklardan biri. Diğer tüm kaynaklardan daha temiz, daha verimli ve daha güvenilir bir enerjiye ihtiyacımız var. Bunu gerçeğe dönüştürmek için, Dünya’da bir Güneş yaratıyoruz. ITER’de plazma sıcaklığı Güneş’in çekirdeğinden 10 kat daha sıcak, yani 150 milyon derece olacak”
23 BİN TON AĞIRLIĞINDA BİR TOKAMAK
ITER’in merkezinde tokamak yer alıyor. Bu sistem, plazmayı olağanüstü güçlü mıknatıslarla hapseden bölüm. Tokamak reaktörünün çalışma prensibi, çok yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 150 milyon derece Celsius) hidrojen izotopları olan deüteryum ve trityumun füzyonunu sağlayarak enerji üretmeye dayanıyor. Bu süreçte, oluşan plazma manyetik alanlarla kontrol altında tutularak reaktörün duvarlarına temas etmeden hapsediliyor. Bu yöntemle, güneşin enerji üretim mekanizması yeryüzünde taklit edilmiş oluyor. Füzyon sürecinde, maddelerin kütle kaybı enerjiye dönüşüyor ve bu enerji elektrik üretiminde kullanılıyor. Füzyon reaksiyonu, petrol ve gazın yakılmasıyla elde edilen kimyasal reaksiyonlardan dört milyon kat daha fazla enerjiyi açığa çıkarabiliyor. ITER’de yer alan tokamak, şimdiye kadar inşa edilmiş en büyük ve en güçlü füzyon cihazı. 28 metre çapında ve 29 metre yüksekliğinde olan cihazın toplam ağırlığı ise 23 bin ton. Bu dev cihaz, plazmayı ısıtmak için gereken enerjinin en az 10 katını üretebilecek kapasiteye sahip. ITER’de Metroloji Baş Mühendisi olan David Wilson şöyle açıklıyor: “Mıknatısların hizalanması 1 milimetre hassasiyetinde. İletkenlerin birleştirildiği noktalar ise 100 mikron seviyesinde.” Metroloji ve İnceleme Koordinatörü Beatrice Alix ise bu bileşenlerle çalışırken hassasiyetin önemini şöyle vurguluyor: “Aşırı derecede hassas metroloji olmadan ITER’in inşası imkânsız olurdu.”
DiJİTAL MODEL İLE GERÇEK DÜNYA ARASINDAKİ FARKI KAPATMAK ITER
ITER gibi devasa, karmaşık ve çok taraflı bir bilimsel cihazın inşasında, parçaların ve bileşenlerin milimetrik hatta mikrometrik hassasiyetle ölçülmesi ve monte edilmesi gerekiyor. ITER, bu noktada, devasa tokamak ve destek yapılarını oluştururken, Hexagon teknolojisinden yararlanıyor. Hexagon AB, İsveç merkezli global bir teknoloji şirketi ve özellikle ölçüm, görüntü işleme, veri analitiği ve yazılım çözümleri alanlarında faaliyet gösteriyor. Şirket, endüstri, inşaat, tarım, otomotiv, havacılık, savunma ve diğer birçok sektöre yönelik hassas ölçüm ve otomasyon teknolojileri sunuyor. Hexagon, özellikle metroloji alanında lider konumda. Metroloji, ölçüm bilimi olarak tanımlanıyor. Yani, uzunluk, ağırlık, sıcaklık, elektrik gibi fiziksel büyüklüklerin doğru, güvenilir ve standartlara uygun şekilde ölçülmesi ve bu ölçümlerin yönetilmesini içeriyor. ITER için Hexagon, kritik bir metroloji ortağı konumunda yer alıyor. 2020 yılında yapılan bir anlaşmayla, reaktörün montaj aşamasında ITER’in ölçüm sistemleri için birincil tedarikçisi olan Hexagon, ITER’in devasa reaktör bileşenlerini hizalamak için Absolute Tracker lazer cihazları ve uzman mühendisler sağlıyor. Milyondan fazla parçanın, her biri çok sıkı toleranslarla monte edilmesi gereken ITER’de, Hexagon’un teknolojisi ve yerel desteği füzyon reaktörünün tam olarak tasarlandığı gibi inşa edilmesini sağlıyor.
BEYİN TAKIMI : ITER; Çin, Avrupa Birliği, Hindistan, Japonya, Güney Kore, Rusya ve Amerika Birleşik Devletleri’ni bir araya getiren benzersiz bir uluslararası iş birliği.
Rakamlarla ITER
🔺100 BİN KİLOMETRE SÜPERİLETKEN TEL: ITER’in toroidal alan mıknatısları için 100.000 km niyobyum-kalay süperiletken tel üretildi. Bu miktar, Dünya çevresini iki kez dolanabilecek uzunlukta.
🔺150 MİLYON DERECE: ITER’de plazma sıcaklığı Güneş’in çekirdeğinden 10 kat daha sıcak, yani 150 milyon derece olacak.
🔺23.000 TON: ITER Tokamak makinesi yaklaşık 23 bin ton ağırlığında olacak. Bu, üç Eiff el Kulesi’nin toplam ağırlığına eşdeğer.
🔺310 TONLUK MANYETİK BOBİNLER: Her biri Boeing 747 uçağı kadar ağır (310 ton) olan 1 8 adet D şekilli toroidal alan bobini ITER’e taşınacak.
🔺42 HEKTARLIK PLATFORM: Saha üzerindeki inşaat, 60 futbol sahası büyüklüğünde olan 1 km x 400 m boyutlarındaki platform üzerinde sürüyor.
🔺5 BİN KİŞİ: 2019–2024 yılları arasında sahada ve ofislerde çalışan kişi sayısı
🔺500 MW FÜZYON GÜCÜ: ITER, 50 MW ısıtma gücüne karşılık 500 MW füzyon gücü üretecek. Bu, mevcut tokamaklarda ulaşılmış en yüksek değerin çok üzerinde.
🔺60 METRE YÜKSEKLİK: Tokamak Binası, yer üstünde 60 metre, yer altında 13 metre olmak üzere toplamda 73 metre yüksekliğe sahip olacak. Paris’teki Arc de Triomphe’tan daha yüksek.
Evrendeki yaşamın kaynağı: Hidrojen füzyonu
🔺“ITER”, Latince’de “yol” anlamına geliyor ve bu kelime, füzyon araştırmalarında yetmiş yılı aşkın sürenin doruk noktasını temsil ediyor. Hidrojen füzyonu, Güneş’in ve yıldızların çekirdeğinde gerçekleşen bir süreç. Işık olarak gördüğümüz ve sıcaklık olarak hissettiğimiz şey, füzyon tepkimelerinin sonucu olarak ortaya çıkıyor: Hidrojen çekirdekleri çarpıştıklarında, daha ağır atomlara dönüşerek büyük miktarda enerji açığa çıkarıyorlar. Hidrojen füzyonu, evrendeki yaşamın kaynağı olarak değerlendiriliyor. Güneş’te ve yıldızlarda bu süreç, kütleçekimsel kuvvetlerin füzyon için gerekli koşulları oluşturmasıyla gerçekleşiyor. Yeryüzünde ise füzyon, “manyetik hapsi” adı verilen bir teknikle gerçekleştirilebiliyor. Bu teknik, yüksek sıcaklıktaki plazmaların ve yoğun manyetik alanların kullanılmasını gerektiriyor. ITER, hidrojen füzyonunun bilimsel, teknolojik ve endüstriyel olarak mümkün olduğunu göstermeyi amaçlıyor. ITER’de yürütülen deneyler, gelecekte elektrik üretecek füzyon enerji santrallerinin tasarımı ve işletimi için gerekli verileri sağlamayı hedefl iyor.
Dünya üzerindeki en büyük Tokamak
🔺Elektrik santralleri, genellikle mekanik enerjiyi, örneğin bir türbinin dönme hareketini, elektrik enerjisine dönüştürerek elektrik üretiyor. “Tokamak” terimi, Rusça “manyetik bobinli toroidal oda” anlamına gelen bir kısaltmadan geliyor. Füzyon enerjisini kullanmak üzere tasarlanmış deneysel bir makine olan Tokamak’ın kalbinde, halka şeklinde bir vakum odası yer alıyor. Bu odanın içinde, aşırı sıcaklık ve basınç altında, gaz halindeki hidrojen yakıtı plazmaya — yani sıcak ve elektrik yüklü bir gaza — dönüşüyor. Bir yıldızda olduğu gibi, bir füzyon cihazında da plazma, hafi f elementlerin kaynaşarak enerji açığa çıkardığı ortamı sağlıyor. Plazmadaki atomların füzyonuyla açığa çıkan enerji, reaktör duvarlarında ısı olarak emiliyor. Geleneksel bir elektrik santralinde olduğu gibi, bir füzyon santralinin de bu ısıyı buhar üretmek ve ardından türbinler ve jeneratörler aracılığıyla elektrik üretmek için kullanması hedefl eniyor. Füzyonun gerçekleşebilmesi için tokamak içindeki plazmanın 150 milyon derece sıcaklığa ulaşması gerekiyor. Plazmadaki parçacıklar enerjilendikçe ve çarpıştıkça daha da ısınıyor. Bu kadar yüksek enerji kazanan parçacıklar, çarpışma sırasında doğal elektromanyetik itici kuvvetleri aşarak kaynaşabiliyor ve büyük miktarda enerji açığa çıkarıyor.
Kritik birkaç yıl
ITER ekibi ilk operasyonların 2030’ların ortasında başlamasını bekliyor. Başarılı bir işletme için her ayrıntının kusursuz olması gerekiyor; her milimetrelik hizalama, her ara yüz kritik önem taşıyor. Proje, Hexagon’un ölçüm konusundaki uzmanlığı ve donanımyazılım portföyü ile birlikte, daha sürdürülebilir bir geleceğe doğru ilerliyor. Hedef; enerji kaynaklarında inovasyonu hızlandırarak, daha iyi bir gerçeklik inşa etmek ve herkesin yaşam kalitesini iyileştirmek.
