Ülkemizin Yer Altı Kaynaklarını Füzyon Reaktörlerindeki Koruyucu Zırhların Tasarımında Değerlendirmeyi Hedefleyen Projeye TENMAK Desteği

İTÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi Doç. Dr. Duygu Ağaoğulları yürütücülüğündeki proje, TENMAK Araştırma Geliştirme Projeleri (TAGEP) Destek Programı Füzyon Teknolojileri - Tasarım Çağrısı kapsamında destek kazandı.

“Füzyon Teknolojileri İçin Yüksek-Entropi (Oksit, Borür, Karbür, Refrakter Bazlı) Partikül Takviyeli Tungsten Matrisli Kompozit Malzemelerin Tasarımı, Üretimi, Karakterizasyonu Ve Plazma-Duvar Etkileşiminin İncelenmesi” başlıklı proje, 5.170.515,90 TL’lik bütçesiyle 24 aylık bir süre boyunca devam edecek.

Sürdürebilir Kalkınma Amaçları arasında 7’inci Amaç olan “Erişilebilir ve Temiz Enerji”ye katkı sunan projede Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü’nden Doç. Dr. Duygu Ağaoğulları yürütücü; Prof. Dr. M. Lütfi Öveçoğlu, Prof. Dr. C. Bora Derin, Doç. Dr. Hasan Gökçe, Dr. Sıddıka Mertdinç-Ülküseven, Arş. Gör. Burçak Boztemur, Arş. Gör. İlayda Süzer ise araştırmacı olarak yer alıyor. Projede misafir araştırmacı olarak Hefei Teknoloji Üniversitesi (Çin Halk Cumhuriyeti) Malzeme Bilimi ve Mühendisliği öğretim üyesi Prof. Dr. Laima Luo görev alacak.

Ulusal nükleer teknoloji altyapısı oluşturulmasında önemli bir adım

Dünyada en çok kullanılan petrol ve doğal gaz gibi enerji rezervlerinin büyük bir kısmının arzı sınırlıdır ve yaklaşık olarak önümüzdeki yarım yüzyılda tükeneceği düşünülmektedir. İnsanlığın enerjiye olan ihtiyacı devam ettiği sürece, sera gazlarının salınımının azaltılması, insanlığın ve çevrenin varlığını sürdürebilmesi için, dünya atmosferine CO2 gazı salmayan ve kesintisiz olan alternatif bir enerji kaynağının kullanıma sunulması gerekmektedir.

Füzyon enerjisi, radyoaktif ve zararlı emisyonlar içermemesi sayesinde, yenilenebilir enerji kaynaklarına mükemmel bir alternatif olma potansiyeline sahiptir. Birçok ülkede elektrik enerjisi üretiminin önemli bir kısmı nükleer güç santrallerinden sağlanmaktadır, bu santraller ile üretilen temiz enerji toplam dünya enerji arzının yaklaşık % 10'unu oluşturmaktadır ve bu oran Ekonomik Kalkınma ve İş Birliği Örgütü (OECD) ülkeleri için % 18 oranına çıkmaktadır. Dolayısıyla, kesintisiz ve temiz bir enerji kaynağı olarak sınıflandırılan nükleer füzyon enerjisinin kullanımı ve yaygınlaştırılması son yıllarda tüm dünyada önem kazanmaktadır.

Füzyon enerjisinin uygulanan yöntemlerinden biri olan Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktörü (International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER), sürdürülebilir ve uzun ömürlü olması, radyoaktif atık üretmemesi ve sera gazı salınımı bulunmadığından yeni nesil temiz bir enerji kaynağı sağlayıcısı olması ile, fosil yakıt enerjisinin önemli bir seçeneği olarak yıllardır birçok ülke tarafından araştırılmaktadır. Reaktörün sürdürülebilir olabilmesi için, farklı bileşenleri üzerinde çok sayıda araştırma-geliştirme faaliyeti yürütülmektedir. Bu araştırmalarda, ITER'de, füzyon reaktörlerinin koruyucu zırhı görevini gören ve füzyon reaksiyonlarından kaynaklanan büyük enerjiyle doğrudan yüzleşen malzemeler füzyon reaktörlerinin pratik uygulamasını sınırlayan ana sorunlarından biri haline gelmektedir.

Plazma-duvar etkileşimine yönelik yapılan çalışmalar sırasında, malzemeler direkt olarak plazma ve yüksek sıcaklıkla karşılaşmaktadır. Bu karşılaşma sonucu malzemeler üzerinde önemli ölçüde deformasyon oluşmaktadır. Bu konuda yapılan çalışmalar, tungsten (W) ve alaşımlarını, üstün termal, nükleer ve mekanik özelliklerinden dolayı, reaktörün saptırıcı (divertor) bileşenlerinde en umut verici plazma-duvar etkileşimine yönelik malzeme adayları olarak ortaya çıkarmaktadır.

Önerilen projede, yüksek entropi oksit/borür/karbür/refrakter partikül takviyeli tungsten (W) matris kompozitlerin, Türkiye'nin bor ve tungsten kaynakları konseptiyle füzyon reaksiyonu uygulamaları için saptırıcı (divertor) bileşende plazma-duvar etkileşimine yönelik malzeme olarak kullanılması amaçlanmaktadır. Malzeme tasarımında kullanılacak metallerin ülkemizin yeraltı kaynakları ile uyumlu olması (bor, tungsten ve nadir toprak metalleri rezervleri), füzyon teknolojileri konusunda fırsat yaratabilecek alanların belirlenmesi ve geliştirilmesi açısından da büyük önem arz etmektedir. Bu projeyle ulusal nükleer teknoloji altyapısının oluşturulması için önemli bir adım atılması öngörülmektedir.