Nükleer füzyon girişimi Inertia Enterprises, yakıt peletlerini üretmek için gereken süreyi sürecin bazı aşamalarında birkaç günden dakikalara indirdiğini; tüm süreç hesaba katıldığında ise tek bir pelet için bir hafta veya daha fazla olan sürenin yaklaşık iki ya da üç saate düştüğünü açıkladı. Şirket, bu gelişmenin kâr edebilir bir ticari füzyon enerji santrali inşa etmeden önce aşması gereken on engelden birini ortadan kaldırdığını düşünüyor.
Inertia, Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'na bağlı karmaşık bir araştırma tesisi olan Ulusal Ateşleme Tesisi'nde (National Ignition Facility - NIF) geliştirilen bir teknolojiye dayanıyor. NIF'te yakıt peletlerinin üretimi bir hafta veya daha fazla sürüyor ve yüksek maliyet oluşturuyordu; çünkü tesis, endüstriyel ölçekte çalışan bir enerji santralini beslemek için değil, deneysel amaçlarla yılda sınırlı sayıda pelet üretiyor.
Deneysel modelden üretime uygun sürece
Şirketin kurucu ortağı ve CEO'su Jeff Lawson, Inertia'nın NIF peletlerini seri üretilebilecek bir ürüne dönüştürülmesi gereken prototipler olarak ele aldığını söyledi. Bu nedenle şirket, süreci bir fabrikanın içinde tekrarlı üretime uygun hâle getirmek amacıyla Apple gibi şirketlerden işe alınan çalışanların da aralarında bulunduğu endüstri mühendislerinden yararlandı.
Pelet, hidrojenin füzyon yakıtı olarak kullanılan iki izotopu olan döteryum ve trityumdan oluşan donmuş ince bir tabakanın çevrelediği küresel bir elmas kabuktan oluşuyor. Kristal katmanlar, bu iki izotopun gaz karışımını içeriyor. Küçük kusurlar ateşleme sürecini engelleyip ortaya çıkan enerjiyi sınırlayabileceğinden, katmanların ideal küresel şekle son derece yakın olması gerekiyor.
Pelet daha sonra hohlraum adı verilen ve lazer enerjisini yakıtı sıkıştıran X ışınlarına dönüştüren altın bir kaplamayla kaplanıyor. Süreç başarılı olduğunda atomlar birleşerek enerji açığa çıkarıyor. Bu nedenle Inertia, üretimi hızlandırırken NIF deneyleriyle kanıtlanmış fiziksel özelliklerden büyük ölçüde uzaklaşmamak zorundaydı.
Pratikte ne değişiyor?
Şirket, yürütülen geliştirme çalışmalarının ardından kristalleri NIF'te bir haftaya kadar sürebilen bir süre yerine yaklaşık 30 dakikada büyütebildiğini açıkladı. Süreci NIF ile kamu-özel sektör ortaklığı kapsamında iş birliği yaparak geliştiren şirket, sürecin endüstriyel ölçekte büyütülebilir olduğunu söylüyor.
Inertia, gücü NIF'te hâlihazırda bulunan lazerin dört katı olan bir lazer kullanmayı planlıyor. Şirket, ek enerjinin peletlerde belirli ölçüde kusurun kabul edilmesine olanak tanıyan daha geniş bir tolerans sağladığını ve bunun da üretim süresinin kısalmasına yardımcı olduğunu söylüyor. Lawson'a göre lazer kapasitesindeki artış, şirketin sistemin diğer bileşenlerinde işletme payı sağlama stratejisinin bir parçasını oluşturuyor.
Kısalmanın trityum ve santral boyutu üzerindeki etkisi
Pelet üretiminin hızlandırılmasının etkisi yalnızca üretkenlikle sınırlı değil. Trityum, kullanımı sırasında özel dikkat gerektiren radyoaktif bir madde ve aynı zamanda pahalı; Science dergisine göre gramı yaklaşık 30.000 dolar, küresel stok ise yaklaşık 25 kilogram.
Inertia, füzyon tepkimelerinin yardımıyla kendi trityumunu üretmeyi planlıyor, ancak işletmeye başlamak için başlangıç stokuna ihtiyaç duyacak. Pelet üretim süresinin azaltılması, herhangi bir anda bulundurulması gereken trityum miktarını sınırlıyor. Şirket, geniş ölçekli ticari santralinin saniyede on yakıt peleti tüketeceğini öngörüyor. Bu da üretim ve depolama süresini tesisin boyutu ve verimliliği üzerinde pratik açıdan etkili bir faktör hâline getiriyor; ancak kârlı bir santrale ulaşmak için gereken diğer zorlukları tek başına çözüme kavuşturmuyor.