Lazer tabanlı inersiyel füzyon, fotonik için stratejik bir gelecek pazarıdır. Uygulanabilirliği kanıtlanmıştır. Almanya'da, iklim nötr ve intrinsik olarak güvenli enerji kaynağını keşfetmek ve etkili tedarik zincirleri oluşturmak için sanayi ve araştırma alanında konsorsiyumlar oluşmaktadır. Devlet, füzyon santralleri için temel teknolojilerin geliştirilmesini bir milyar Euro'dan fazla bir bütçeyle desteklemektedir. Bu yaklaşımlar, füzyonun ötesinde yüksek yenilik potansiyeli taşımaktadır. Önemli aktörler, LASER 2025'te "Lazer Füzyonu: Fotonik Endüstrisini Enerjilendirme" Uygulama Paneli'nde bir araya geliyor. Fraunhofer ILT tarafından yönetilen panel, füzyonun pazar potansiyellerini ve fırsatlarını aydınlatmaktadır. Lazer tabanlı inersiyel füzyon, temel araştırmadan uygulamaya yönelik teknoloji geliştirmeye geçiş yapmak üzeredir. Almanya, iklim nötr, 7/24 erişilebilir enerji kaynağını mümkün olan en kısa sürede keşfetmek için gerekli adımları atmıştır. Alman hükümeti, 2024 baharında "Füzyon 2040 - Füzyon Santraline Giden Yolda Araştırma" programını başlattığından beri, 140 milyon Euro'luk bir destek bütçesi ile 16 konsorsiyum oluşturulmuştur. Şirketler, KOBİ'ler, girişimler, araştırma enstitüleri ve üniversiteler, füzyon santralleri için temel teknolojileri geliştirmek amacıyla yeteneklerini bir araya getirmektedir. Bu, Almanya'nın 2030 yılına kadar bir milyar Euro'dan fazla bir bütçeyle destekleyeceği bir araştırma hamlesinin başlangıcıdır. Ayrıca, katılımcı şirketlerin özel yatırımları da bulunmaktadır. Bu yatırımların çoğu fotonik endüstrisinden gelmekte ve füzyonu stratejik bir gelecek pazarı olarak tanımaktadır.
Uygulama Paneli »Lazer Füzyonu: Fotonik Endüstrisini Enerjilendirme« LASER'da
Bir Uygulama Paneli, Laser World of Photonics kapsamında fotonik endüstrisinin potansiyelini araştıracak. Aachen'daki Fraunhofer Enstitüsü için Lazer Teknolojisi ILT'nin geçici müdürü Dr. Jochen Stollenwerk'in yönettiği panelde, endüstri ve bilimden önde gelen uzmanlar, teknolojinin durumu, zorluklar ve fotonik çözümler üzerine tartışacaklar. Panelin "Lazer Füzyonu: Fotonik Endüstriyi Enerjilendirmek" başlıklı açılış konuşmasını, Fraunhofer Derneği Araştırma ve Transfer Yönetim Kurulu Başkanı Prof. Constantin Häfner yapacak. 2019'un sonuna kadar, Kaliforniya, ABD'deki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'nda İleri Foton Teknolojileri Program Direktörü olarak, oradaki Ulusal Ateşleme Tesisinde (NIF) ilk kez bir füzyon plazmasının ateşlenmesi için dünyanın en güçlü lazer sistemlerinin geliştirilmesinden sorumluydu.
Almanya'ya geçişinden bu yana, Häfner uzmanlığını, Federal Araştırma, Teknoloji ve Uzay Bakanlığı'nın (BMFTR) füzyon danışma kurulunda Almanya hükümetine danışmanlık yaparak ve lazer füzyon uzmanlar komitesinin başkanı olarak sunmaktadır. Konuşmasında, Almanya ve Avrupa'nın lazer füzyon gelecekteki pazarındaki fırsatlarını ele alacak; bunu da göz önünde bulundurarak,
Alman fotonik şirketlerinin teknoloji ve donanım tedarikçileri olarak NIF inşasında göz ardı edilemeyecek bir rol oynamışlardır.
"Fotoniğin güçlü tedarik zincirlerinin kurulması, bir füzyon santrali için teknik ve ekonomik uygulanabilirliğin ön koşuludur," diyor Häfner. Bu yolda daha birçok yeniliğe ihtiyaç var. Beklenen pazar büyüklüğünden dolayı, bunlar mevcut endüstriyel lazer, lazer uygulamaları ve optikler pazarında geniş kapsamlı dönüşümlere yol açacak. Spill-over biçiminde.
Etkileri, başlayan araştırma ve geliştirme kısa vadede fotonik pazarını da etkileyebilir.
Başlangıç vuruşu etkili tedarik zincirlerinin kurulması için
İlk "Fusion 2040" programındaki konsorsiyumların kurulmasıyla gerekli yenilik hamlesi için start verilmiştir. Projeler, fotonik, optik ve malzeme bilimi alanındaki aktörleri ve onların yetkinliklerini bir araya getiriyor. Burada, yüksek verimli diyot lazerlerin yanı sıra dayanıklı optik camlar ve kristallerin geliştirilmesi ve üretimine odaklanılmaktadır. Bunlar, ticari sürekli işletimlerde kullanılacaktır.
Kuvvet santralleri aşırı yüklemelere maruz kalmaktadır. Görevleri, hidrojen izotopları döteryum ve trityum karışımını plazmaya dönüştürmek ve füzyonlarını ateşlemek için gerekli enerji seviyesine yüksek frekansta lazer darbeleri pompalamaktır. Ticari bir işletme için, saniyede on ila 20 hedefin bu karışımla ateşlenmesi gerekmektedir. Bu hedefler - iğne başı büyüklüğünde toplar - ve ilk reaktör duvarı için de geliştirme ihtiyacı vardır. Sonuncusu, füzyon sırasında salınan nötronlar ve üzerindeki termal radyasyona maruz kalmaktadır.
150 milyon derece Celsius sıcaklıktaki füzyon plazmalarına maruz kalmaktadır. Tritiy döngüsü ve mümkünse karmaşık santral bileşenlerinin eklemeli üretimi gibi gelişim alanları da ortaya çıkmaktadır. Bu konular konsorsiyumlar tarafından ele alınmaktadır. Bugünden itibaren, söz konusu sızıntı etkilerinin fotonik ve onun kullanıcı sektörlerine yansıyacağı öngörülmektedir. Bu nedenle projelerden biri, tamamen otomatik üretim sayesinde maliyetlerin önemli ölçüde azaltılmasıyla birlikte diyot lazerlerinin performansında önemli artışlar hedeflemektedir. Konsorsiyum başarıya ulaşırsa
hedeflerini belirlediğinde, diyot lazerlerinin sektörler arası dönüştürücü - ve kısmen yıkıcı bir potansiyel sergilemesi beklenebilir. Ayrıca, füzyon enerji santralleri için gerekli olan yüksek performanslı ışın kaynakları ve optik camlar için diğer pazarlardan talep bulunmaktadır. EUV, nötron veya X-ışını radyasyonu üretimi için ikincil kaynaklar olarak kullanılabilecek lazerlere olan ihtiyaç da artmaktadır. Onlar
özellikle birleştirilmiş X-ışını ve nötron görüntüleme için talep edilmektedir. Bu yöntem, kapalı varillerin ve konteynerlerin duvarları aracılığıyla içeriğin optik ve maddi analizlerini mümkün kılmalıdır. Lazer ışın kaynakları, bu amaçla gerekli parçacık hızlandırıcılarını miniatürleştirmek ve kompakt cihazlara entegre etmek için anahtar rol oynamaktadır.
Temel fizik işliyor - Uygulama geliştirmeye doğru bir başlangıç
Lazer füzyonunun gelişimi, en geç 5 Aralık 2022 - NIF'teki atılım günü - itibarıyla hızla ilerliyor. Häfner'in değerlendirmesine göre, artan yapay zeka kullanımı yenilik hızını daha da artıracak. ABD deneme tesisindeki deneylerin optimizasyonu için yapay zeka zaten kullanılıyor: 2022'nin sonunda füzyon plazmasının ateşlenmesi 3,15 megajoule (MJ) ile, ateşleme için gereken lazer enerjisinin 1,5 katını serbest bıraktı, NIF ise 2024'ün sonunda 5,2 MJ'a bir artış bildirdi - ve Mayıs 2025'te 8,6 MJ'a ulaştı. Böylece füzyon, lazerin hedefe odakladığından 4,13 kat daha fazla enerji serbest bıraktı. Başarılı deneyler, temel fiziğin işlediğini kanıtlıyor. Ancak tesis, enerji üretimi için değil, plazma araştırmaları için tasarlandı. 192 paralel ışın yolu boyunca flaş lambaları ve özel camlar, lazer darbelerinin enerji seviyesini gerekli düzeye pompalıyor. Her ateşlemeden sonra sistemin soğuması gerekiyor, çünkü ne optik bileşenler ne de lazer sistemi ya da yanma odasının malzemeleri sürekli bir santral işletimi için tasarlanmıştır.
Güç santrali uygun konseptler ve teknolojiler yolunda
Enerji santrallerinde füzyon teknolojisini kullanılabilir hale getirmek için tamamen yeni konseptlere ihtiyaç var. Bu konseptlerin geliştirilmesi, federal hükümet tarafından 'Füzyon 2040' programı ile başlatıldı. İlk ihale süreçlerinde sanayi katılımı muazzamdı. Optik, fotonik ve malzeme bilimi enerji santrali teknolojilerinin geliştirilmesine başlandı. 2030 yılına kadar teknolojiye açık araştırmalar için bir milyardan fazla Euro hazır: lazer tabanlı itme füzyonunun yanı sıra manyetik füzyon da gündemde. Konsorsiyumlar, lazer, optik, kaplama süreçleri, giderek artan yapay zeka destekli üretim teknolojisi, test süreçleri ve yazılım geliştirme alanlarından üreticileri araştırma kurumlarıyla bir araya getirerek fotonik gelecekteki pazarın muazzam potansiyelini ortaya çıkarmaya çalışıyor. Sanayi ve bilim arasındaki işbirliği, bilgi, süreçler ve tedarik zincirlerini birleştiriyor. Bu, füzyonun ticari kullanımının temellerini oluşturuyor. İçsel olarak güvenli bir enerji kaynağı olarak, rüzgar ve güneş enerjisinin yanı sıra karbon döngüsünden ayrılmış bir enerji sisteminin güvenilir bir yapı taşı haline gelmesi bekleniyor.
Uygulama Paneli 'Lazer Füzyon: Fotonik Endüstriyi Enerjilendirmek'
Tarih: Salı, 24 Haziran 2025
Saat: 10:30 – 12:00
Yer: Salon A2.561
Başkan: Dr. Jochen Stollenwerk, Fraunhofer ILT
Panel, vb. ile:
Prof. Constantin Häfner, Araştırma & Transfer Yönetim Kurulu Üyesi, Fraunhofer-Gesellschaft
Prof. Thomas Thiemann, Kıdemli Başkan Yardımcısı (SVP), Siemens Energy
Dr. Ulrich Steegmüller, Teknoloji Müdürü (CTO) & Kıdemli Başkan Yardımcısı (SVP), ams OSRAM
Dr. Frank Nürnberg, Optik Global Satış Müdürü, HERAEUS Covantics
Alexander Ancsin, İcra Direktörü (CEO), Layertec GmbH
İletişim
