Güneş… Dünyamızın hayat kaynağı. Nasıl ki su olmadan hayat olmaz diyoruz üzerinde yaşadığımız dünya için, ışık olmadan da şu anda içinde yaşadığımız formda bir hayat olmazdı gezegenimizde. Çekirdek bölgesindeki 15 Milyon Santigrat Derecelik ısı enerjisiyle sisteminde bulunan gezegenlerden Dünya’ya hayat vermektedir, varlığı ile psikolojimizi olumlu etkilemektedir. Yanı sıra bir takım zararları olsa da yokluğuna katlanamayacağımız ortada yıldızımız Güneş’in.

Bu 1.300.000 Dünya kütleli yıldız, çekirdeğinde hidrojeni helyuma çeviren füzyon sonucunda yüzeye doğru hareketlenen parçacıklarını uzaya püskürtür. İşte bu çekirdekten yüzeye doğru transfer eilen enerjiyle yıldızın çekirdek üzerinde kalan bölgesi ısınır. Bu enerji ısınan gövde ile çeşitli katmanlardan geçerek ışık küreye ulaşır. Sonrasında uzaya gün ışığı ve parçacıkların kinetik enerjisi olarak uzaya gönderilir.

Kısacası bildiğimiz güneş bu, yukarıda detaylara girmeden tarifini verdiğimiz. Ya bir de son zamanlarda adından sıkça sözünü ettiren Çin’in yaptığı yapay güneş? O neyin nesi, gelin şimdi yazımızda o konuya değinelim.

_{Yukarıdaki resimde gördüğünüz bir yapay güneş değildir. Fotoğraf hilelidir.} 

Öncelikle belirtelim ki bazı sosyal medyada ya da internet sitelerinde yayınlanan görsellerde olduğu gibi gökyüzünde oluşan bir güneş değil bu güneş. Bu yapay güneş aslında adı EAST olarak kısaltılan ve bulunduğu bölgeyle de (DOĞU) uyumlu olan bu çalışmanın adı. Çinliler tarafından belirlenmiş bir isim ve Experimental Advanced Superconducting Tokamak kelimelerinin baş harflerinden türetilmiş. Halk arasında daha akılda kalıcı olması için de Yapay Güneş ismi verilmiş. Bunun da nedeni var çünkü bu sistem güneşin çalıştığı gibi çalışıyor.

Klasik enerji sistemleri genelde hareket tabanlı çalışan sistemlerden elektrik enerjisi üretmeye yönelikti. Bunlardan biri olan buhar enerjisi o kadar uygulanabilir ve büyük miktarlarda enerji üretti ki bir devrim olarak kabul edildi. Endüstri devrimi buhar makinalarından yayıldı dünyaya. Ancak enerji üretimi evrilerek öyle bir noktaya geldi ki bazı ülkeler yeni bir enerji devriminin eşiğine geldiler.

Bu devrimin bize fısıldadığı şey aslında şuydu. Maddenin temel yapı taşlarını kontrol eden evreni kontrol eder. Bize söylenen ise “enerjiyi kontrol eden dünyayı kontrol eder” olsa da görünenin altında çok büyük bir atılım söz konusu.

Şimdi bu büyük çerçevenin sınırlarını hayal ederek EAST deneyini tekrar anlamaya çalışalım. Sondan başlayarak… Son sözcük Tokamak da aslında bir kısaltma ve o da Rusçadan geliyor. Manyetik Bobinli Toroidal Oda… İşte tokamak’ın da simgelediği şey bu. 1950’li yıllarda Sovyet Fizikçilerin ilk örneklerini yaptıkları simit şeklinde manyetik bir ortamı üretmelerinin tek bir amacı vardı, o da füzyon enerjisini elde etmekti.

1900’lü yılların ortalarından beri füzyon enerjisini elde edebilmek için füzyon reaktörlerini yapabilmek birçok ulusun düşlerini süslemektedir. Fizikçilerinin en büyük hedeflerinden biri olmuştur parçacık fiziği ve füzyon enerjisi.  Aklınıza hepimizin bildiği Çernobil gibi Fukuşima gibi nükleer reaktörler, tehlikeli radyasyon ve çevre kirliliği gelmektedir. Şu ana kadar yapılmış olan nükleer reaktörler fizyon reaktörleridir ki atomun çekirdeğinin parçalanarak enerji elde edilmesi prensibine dayanır.

Ancak füzyon tipi enerjide çekirdek parçalanmıyor aksine çekirdekler birleşince ortaya füzyon enerjisi yayılıyor. Tıpkı güneşteki gibi… İki hidrojen atomunun birleşerek bir helyum atomu ortaya çıkarması gibi. Biraz daha bilimsel bir ifadeyle ;

Güneş'te serbest olarak bulunan toplam ~8.9×1056 proton (hidrojen çekirdeği) her saniye 3,4×1038 kadarı helyum çekirdeğine dönüşür, saniyede 4,26 milyon ton madde-enerji dönüşüm oranıyla saniyede 383 yottawatt (3,83×1026 W) ya da 9,15×1010 megaton TNT enerji açığa çıkar.

Daha anlaşılır ifadelerle her saniye 600 milyon ton hidrojeni helyuma çevirerek inanılmaz bir enerji açığa çıkarıyor. Güneşin devasa kütlesi sayesinde yarattığı dev kütle çekimsel ortam sayesinde çekirdeğinde yarattığı bu füzyon enerjisi için gerekli ortamı Dünya’da sağlamak çok zor doğal olarak…

50 Yılı aşkın bir süredir çok çeşitli yöntemler denense de Tokamak yöntemi bu iş için en uygunu olduğu düşünülüyor. Tokamak simidinin içinde aşırı sıcaklarda elektronlar çekirdeklerinden ayrılınca maddenin iyonize hali olan plazma oluşuyor. Yüklü parçacıklardan meydana gelen bu plazmanın içeriği pozitif yüklü çekirdek ve negatif yüklü elektron parçacıklarından meydana gelir.  Bu plazmayı da öyle yoğun balçık gibi bir ortam olarak düşünmeyin sakın. Plazma denilen maddenin bu garip hali solduğumuz maddenin gaz hali dediğimiz havadan 1 milyon kat daha az yoğun yani oldukça ince bir ortam. İşte bu ortam hafif elementlerin birleşebileceği (füzyon) ve enerji üretebileceği bir ortam sağlar. Vakumlu bir halka şeklinde tasarlanan bu Tokamak makinasının duvarlarında biriken bu füzyon enerjisi ısı olarak emilir. İşte bu noktada yine geleneksel yöntemlere dönülüyor ve elde edilen bu yüksek ısı buhar elde etmek için kullanılıyor. Türbinler jeneratörler bu şekilde çalıştırılıp elektrik enerjisi elde edilmiş olacak.

Çin’in 2021 Mayıs'ında yaptığı deneyde reaktörde 120 Milyon santigrat derecelik bir ısıya ulaşıldı ve bu seviye 101 saniye boyunca korundu. İkinci deneyde elde edilen 70 Milyon derecelik ısı tam 1056 saniye sürdü. Yaklaşık 17 dakikalık bu rekor füzyon enerjisi üretiminde bir kilometretaşı olarak kayıtlara geçti.

EAST’in proje içinde proje olduğunu unutmamak gerekir. İşte EAST’ı kapsayan bu proje ITER. ITER yeryüzünde sürdürülebilir yüksek verimli enerji üretim araştırmaları için kurulan bir organizasyon ve adı International Thermonuclear Experimental Reactor (Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör) kelimelerinin baş harflerinden türetilmiştir.  ITER projesine dahil olan ülkeler Çin, Avrupa Birliği, Hindistan, Japonya, Rusya, Güney Kore ve ABD.  İngiltere bu birliğe Avrupa Birliği’nin F4E (Fusion For Energy) projesi aracılığı ile katılıyor.

İşte bu ITER kapsamında Çin’de üretilen 70 Milyon santigrat derecelik ısının iki katından fazlası için Güney Doğu Fransa’da yapılan devasa tokamak reaktörü inşaatı sürüyor. Fransa’daki reaktör inşaatı 42 Hektarlık bir alan üzerinde 2010 yılında başladı. 23000 tonluk tokamak 2020 yılında reaktöre takılmış durumda. Bu tokamakın içinde manyetik alan oluşturabilmek için 100000 km uzunluğunda süper iletken teller kullanıldı. Fransa’daki ilk hedef ana reaktörü 2025 yılında çalıştırmak.

Size bazı rakamlar hakkında bilgi verelim.

Güneş yüzey sıcaklığı                   6 000 ⁰C

Güneş çekirdek sıcaklığı              15 000 000 ⁰C

Çin’de ulaşılan EAST sıcaklığı      70 000 000 ⁰C

Fransa’da hedeflenen sıcaklık    150 000 000 ⁰C

Fransa'daki projenin maliyeti için 60 Milyar Dolar tahmin edilirken çok daha yukarılara çıkmasına da olasılık dahilinde bakılıyor.

Bu proje üzerinde ülkeler kendi başlarına da çalışıyor. Örneğin ABD’de MIT’ne ait  SPARC adındaki projeyi Bill Gates de destekliyor. Avrupa Birliği ülkeleri ve hatta Kazakistan ve Tayland’ın bile katılım sağlamaya çalışırken tüm bu ülkeler elde edilen fikri mülkiyetlerden bütünüyle söz sahibi olacaklar.

Peki Türkiye neden böyle bir projede yok? Neden biz böylesi önemli bilimsel gelişmelerin içinde değiliz? Elimizdeki insan kaynaklarını yönetmek için neden uzun vadeli çalışmalarımız bulunmuyor?

Bu ve benzeri soruların yanıtları ne yazık ki ülkenin eğitim ve kalkınma planlarında yer almıyor. 2023 Kalkınma Planında yer alan tüm çalışmalar tamamen ticarileşmeye yönelik, bilgi ve sermaye birikimi bu tür yatırımlar için hiçbir zaman yeterli olmayan özel sektöre yöneliktir. İleri teknoloji gerektiren deneysel fizikte önümüzdeki 5 yılda da bir atılım yapılmayacağı açıktır.

En kısa zamanda değişmesini umduğum özel sektörden atılım bekleyen bu bakış açısının en kısa zamanda değişmesi gerekmektedir. Aksi halde teknolojik ve bilimsel geri kalmışlık  kaderimiz olacaktır.

Levent Aslan

29 Aralık 2023