Termik Santrallerden Daha Az Maliyetli Yeni Füzyon Reaktörü Tasarımı
Mühendisler, bir füzyon reaktörünü büyük bir elektrik santrali büyüklüğü kadar ölçeklendirildiğinde, benzer elektrik çıktısına sahip kömürle çalışan yeni bir fabrikanın maliyetine eşdeğer bir tasarım geliştirdiler.
UW’nin şu anki füzyon deneyi HIT-SI3. Güç üreten dynomak tasarımının yaklaşık onda biri büyüklüğündedir.
Füzyon enerjisi sıfır sera gazı emisyonu, uzun ömürlü radyoaktif atık olmaması ve neredeyse sınırsız bir yakıt kaynağı olmasıyla gerçek olamayacak kadar iyi görünüyor.
Belki de füzyon enerjisinin benimsenmemesinin en büyük nedeni ekonomik sebeplerdir. Füzyon güç tasarımları, kömür ve doğalgaz gibi fosil yakıtları kullanan sistemlerden daha iyi performans göstermesine rağmen ucuz değildir.
Washington Üniversitesi mühendisleri bunu değiştirmeyi umuyorlar. Bir füzyon reaktörünü büyük bir elektrik santrali büyüklüğü kadar ölçeklendirildiğinde, benzer elektrik çıktısına sahip kömürle çalışan yeni bir fabrikanın maliyetine eşdeğer bir tasarım geliştirdiler.
Ekip, geçen baharda reaktör tasarımı ve maliyet analizi bulgularını yayınladı ve 17 Ekim’de Rusya’nın St.Petersburg şehrinde düzenlenecek olan Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı Füzyon Enerjisi Konferansı’nda sonuçları yayınlayacak.
UW havacılık ve uzay bilim profesörü ve fizikte yardımcı profesör olan Thomas Jarboe ” Şu an mevcut herhangi bir tasarımdan ekonomik füzyon gücü üretme potansiyeli en iyi olan tasarım şu an ki tasarımdır.” dedi.
UW’ nin reaktörü olan dynomak, iki yıl önce Jarboe tarafından bir sınıf projesi olarak gösterilmeye başlanmıştır.. Sınıf projesinden sonra Jarboe ve daha önce Massachusetts Institute of Technology’de bir reaktör tasarımı üzerine çalışan doktora öğrencisi Derek Sutherland tasarımı geliştirmeye ve düzeltmeye devam etti.
Tasarım var olan teknolojiyi temel alır ve sıcak plazmanın reaksiyona girmesine ve yanmasına izin verecek şekilde füzyon meydana gelebilecek kadar plazmayı yerinde tutarak kapalı bir alanda bir manyetik alan yaratır. Reaktörün kendisi büyük ölçüde kendini devam ettirir, yani termonükleer koşulları korumak için plazmayı sürekli ısıtır. Reaktörde oluşan ısı, tipik bir güç reaktörünün işleyişine benzer şekilde bir türbini döndürmek ve elektrik üretmek için kullanılan bir soğutucuyu ısıtır.
Sutherland, ” Füzyon üretmek için kullanılan ortam aynı zamanda bu prosesi sınırlandırmak için gerekli bütün akımların iletilmesini de sağlayan bir ortam olduğu için çok daha mükemmel bir çözümdür.” dedi.
Bir füzyon reaktörünün devam ettirilmesi için çok önemli olan bir manyetik alan yaratmanın çeşitli yolları vardır. UW tasarımı bir spheromak olarak bilinmektedir; yani plazmaya elektrik akımları iletilerek manyetik alanların çoğunu üretilmektedir. Bu da gerekli malzemelerin miktarını azaltmakta ve aslında araştırmacıların reaktörün toplam boyutunu küçültmesine izin vermektedir.
Şu anda Fransa’da üretilen deneysel füzyon reaktörü projesi olan Iter gibi diğer tasarımlar UW’den çok daha büyük olmalı çünkü benzer bir manyetik alan sağlamak için cihazın dış çevresinde dönen süper iletken bobinlere güvenmektedirler. Fransa’daki füzyon reaktörü tasarımıyla karşılaştırıldığında, UW’ ler beş kat daha fazla enerji üretmesine rağmen maliyeti çok daha ucuzdur (Iter’ in yaklaşık onda biri).
UW araştırmacıları, tasarımlarını kullanarak bir füzyon reaktör santrali inşa etme maliyetini dikkate alarak bunu bir kömür santrali inşasıyla karşılaştırdılar. Tüm maliyetleri, özellikle de başlangıç altyapı ücretlerini içeren “geceleme sermaye maliyetleri” adı verilen bir metrik kullandılar. Analizlerine göre, 1 gigawatt (1 milyar watt) enerji üreten bir kaynaştırma santralinin 2,7 milyar dolara mal olacağı ve aynı üretimin bir kömür santralinde 2,8 milyar dolara mal olacağı belirtildi.
Sutherland, ” Bu tür füzyona yatırım yaparsak ödüle layık görülebiliriz, çünkü ticari reaktör birimi zaten ekonomik görünüyor. Çok heyecan verici.” dedi.
Şu an UW’ nin tasarımı, nihai bir ürünün boyutunun ve güç çıktısının yaklaşık onda biri kadardır. Araştırmacılar prototipin plazmayı verimli bir şekilde sürdürebilme yeteneğini başarıyla test etti ve cihazın boyutunu genişletip geliştirdikçe daha yüksek sıcaklıklara çıkarak plazmadan önemli füzyon gücü çıkışı elde edebildiler.
Ekip, UW’ nin Ticarileştirme Merkezi ile reaktör tasarımı üzerine patentler verdi ve prototiplerini geliştirmeye ve ölçeklendirmeye devam etmeyi planlıyorlar.
UW tasarım ekibinin diğer üyeleri: fizikten Kyle Morgan; havacılık ve uzay astronoğinden Eric Lavine, Michal Hughes, George Marklin, Chris Hansen, Brian Victor, Michael Pfaff ve Aaron Hossack; elektrik mühendisliğinden Brian Nelson ve daha önce UW’den Yu Kamikawa ve Phillip Andrist.
Araştırma ABD Enerji Bakanlığı tarafından finanse edildi.
Kaynak : sciencedaily.com
