Cambridge Heavy Industries, masaüstü füzyon cihazı geliştiriyor

Nükleer füzyon denildiğinde genellikle dev lazer sistemleri, büyük mıknatıslar ve geniş araştırma tesisleri akla geliyor. Cambridge Heavy Industries ise bu yaklaşımı masa üzerine sığabilecek kadar küçük bir cihazla denemeye hazırlanıyor. Massachusetts merkezli startup, MIT yakınlarındaki küçük bir laboratuvarda gizlilik içinde geliştirdiği füzyon sistemini ilk kez daha geniş bir teknoloji gündemine taşıdı.

Şirketin kurucu ortağı ve CEO’su Yun Kai’nin aktardığı bilgilere göre cihaz, küçük ve modüler bir reaktör olarak tasarlandı. Bu ölçekte çalışmak, mühendislik ekibinin denemeleri daha kısa sürede tekrarlamasına imkân veriyor. Cambridge Heavy Industries, sistemle günde 50 ila 80 arasında deney ya da “shot” gerçekleştirebileceğini belirtiyor. Bu deneylerden toplanan veriler, tasarımı iyileştirmek için yapay zekâ destekli simülasyonlarda kullanılacak.

Füzyon için iki ana lazer kullanılıyor

Cambridge Heavy Industries’in yaklaşımı, yakıt hedefini lazerlerle sıkıştırarak füzyon başlatan atalet hapsi yöntemine dayanıyor. Ancak şirket, benzer tasarımlardan farklı olarak füzyonu tetiklemek için gereken lazer sayısını azaltmaya çalışıyor. Sistemin merkezinde iki ana lazer bulunuyor.

Bu lazerlerden biri, birden fazla ışın hattına ayrılıyor. Işınlar, düz ve yuvarlak biçimdeki yakıt hedefinin çevresine eş merkezli halkalar oluşturacak şekilde yönlendiriliyor. Halkalar hedefe aynı anda değil, dıştan içe doğru belirli aralıklarla ulaşıyor. İlk lazer halkası hedefin içinde içeriye doğru ilerleyen bir sıkıştırma dalgası başlatıyor. Diğer halkalar ise bu dalgayı doğru zamanda güçlendirerek yakıtı daha yüksek basınç altında sıkıştırıyor.

Dalga merkeze ulaştığında diğer lazer hedefe ateşleniyor. Bu işlem ısı oluştururken bir manyetik alan da meydana getiriyor. Gerekli basınç ve sıcaklık koşulları sağlandığında füzyon reaksiyonunun gerçekleşmesi bekleniyor. Şirket, tasarımının görece düşük lazer gücüyle yüksek basınç üretmeyi amaçladığını söylüyor.

Konsept MIT laboratuvarındaki çalışmalardan çıktı

Füzyon cihazının temel fikri, MIT’de kimyager Keith Nelson’ın laboratuvarında yürütülen araştırmalara dayanıyor. Araştırmacılar başlangıçta lazer darbelerini, malzemelerin aşırı koşullar altındaki davranışını incelemek için kullanıyordu. Basınç seviyeleri yükseldikçe deneylerin füzyon için gerekli koşullara yaklaştığı fark edildi.

Cambridge Heavy Industries kısa süre önce Azolla Ventures liderliğinde 6,2 milyon dolarlık tohum yatırım aldı. Tura Overlay, Neta Foundation, P3A, MassCEC ve Rothrock ailesi de katıldı. Şirket, küçük cihazların sağladığı yüksek deney hızının yatırımcıların ilgisini çektiğini belirtiyor.

Startup’ın uzun vadeli hedefi, yaklaşık 10 yıl içinde bu konseptten bir elektrik santrali geliştirmek. Böyle bir tesis mevcut masaüstü prototipinden daha büyük olacak; ancak diğer füzyon santrali tasarımları kadar geniş bir alana yayılmayacak. Yun Kai, planlanan yapının yaklaşık iki basketbol sahası büyüklüğünde olacağını ve yaklaşımın bir enerji santralini besleyecek kadar enerji üretip üretemeyeceğinin burada test edileceğini ifade ediyor.

Şirket önce trityum üretimine odaklanabilir

Elektrik santraline geçmeden önce Cambridge Heavy Industries, daha küçük cihazlarını trityum üretmek için kullanmayı planlıyor. Hidrojenin nadir bir izotopu olan trityum, bugün geliştirilen füzyon santrallerinin neredeyse tamamında yakıt sisteminin bir parçası olarak kullanılacak.

Trityumun gramı günümüzde yaklaşık 30 bin dolara satılıyor. Santrallerin yıllık ihtiyacı gramlarla ifade edilse de maddenin sınırlı bulunması büyük bir tedarik sorunu yaratıyor. Mevcut toplam trityum miktarının yaklaşık 40 kilogram olduğu belirtiliyor. Yeni kaynaklar oluşturulmazsa, bir çalışmaya göre füzyon endüstrisi 2054 yılında yaklaşık 28 kilogramlık açıkla karşı karşıya kalabilir. Güncel fiyat üzerinden bu miktar yaklaşık 840 milyon dolarlık bir değere karşılık geliyor.

Cambridge Heavy Industries’in masaüstü cihazı henüz ticari bir enerji kaynağı değil. Şirketin önündeki ilk aşama, düşük ölçekli sistemle deney sayısını artırmak, lazer tabanlı sıkıştırma yöntemini doğrulamak ve trityum üretimi için uygulanabilir bir yol geliştirmek. Daha büyük bir santralin gerçekten yeterli enerji üretip üretemeyeceği ise sonraki ölçek büyütme çalışmalarının sonucunda netleşecek.