Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvar‘ındaki ABD’li bilim insanlarının 30 Temmuz’da Ulusal Ateşleme Tesisi’nde (NIF) yapılan bir deneyde füzyon ateşleme buluşunu tekrarladıkları ve aralık ayındaki birinci net güç kazanımından daha yüksek bir güç verimi elde edildiği duyuruldu. Bu tekrarlamalı muvaffakiyet pak ve sınırsız güce hakikat ilerleme için büyük ehemmiyete sahip. Fizikçiler 1950’lerden bu yana Güneş’e güç veren füzyon tepkisinden yararlanmaya çalışıyor, lakin aralık ayına kadar hiçbir küme tepkiden tükettiğinden daha fazla güç üretememişti – bu birebir vakitte ateşleme olarak da bilinen bir durum.
Füzyon deneyi tekrarlandı, daha yüksen güç üretildi
Geçtiğimiz yılın sonunda Kaliforniya’daki araştırmacılar ilk sefer net güç kazanımıyla birlikte füzyon tepkisini gerçekleştirmişlerdi. Artık ise 30 Temmuz’da Aralık ayındakinden daha yüksek bir güç çıktısı üreten bir deneyde bu atılım tekrarlandı. Laboratuvar, lazer tesisinde yine güç kazanımı elde edildiğini doğrularken sonuçların ise tahlilinin devam ettiğini açıkladı. Araştırmacılar elde ettiklerini sonuçları bilimsel konferanslarda ve hakemli yayınlarda rapor etmeyi planlıyor. ABD Güç Bakanı Jennifer Granholm aralık ayında ateşleme başarısını “21. yüzyılın en etkileyici bilim başarılarından biri” olarak tanımlamıştı. Bu deneyde tepki yaklaşık 3.15 megajul üretti ki bu da lazerlerdeki 2.05MJ’ün yaklaşık yüzde 150’sine denk düşüyor. Temmuz deneyinden elde edilen birinci dataların 3.5MJ’den daha yüksek bir güç çıktısı sağladığı belirtiliyor fakat net sayı şimdilik belirli değil. Bu ortada 3.5MJ enerjiyi başınızda canlandırabilmek için bunun, ev tipi ütüyü bir saat boyunca çalıştırmak için gerekli olan güç ölçüsü olduğunu söyleyelim.
Net güç çıkarı elde etmek on yıllardır ticari füzyon güç istasyonlarının mümkün olduğunu kanıtlamak için çok kıymetli bir adım olarak görülüyordu. Fakat hala aşılması gereken birkaç mani var. Bu bağlamda güç yararı yalnızca üretilen güç ile lazerlerdeki enerjiyi karşılaştırır, sisteme güç sağlamak için şebekeden çekilen toplam güç ölçüsünü değil, ki bu çok daha yüksektir. Bilim insanları ticari füzyon için lazerlerdeki gücün 30 ila 100 katını üretecek tepkiler gerektiğini varsayım ediyor.
Füzyon gücü de ne?
Nükleer enerjiyi dünya üzerinde herhalde duymayan kimse yoktur. Türkiye’nin birinci nükleer güç tesisi Akkuyu NGS üzere tüm nükleer güç reaktörleri aslında fisyon sürecini temel alıyor. Fisyon ve füzyon, nükleer güç üretiminde kullanılan iki farklı süreçtir.
Fisyonda bir atomun çekirdeği parçalanarak iki yahut daha fazla daha küçük çekirdeğe bölünür ve süreçte açığa çıkan büyük ölçüdeki güç kullanılır. Füzyanda ise iki hafif ceddim çekirdeği bir ortaya getirilerek daha ağıt bir çekirdek oluşturuluyor. Bu, Güneş üzere yıldızlarda gerçekleşen doğal bir süreçtir. Biraz daha ayrıntı verelim. Füzyon, iki hidrojen izotopunun – çoklukla döteryum ve trityum – atom çekirdeklerinin birleşerek helyum ve nötron halinde büyük ölçüde güç açığa çıkaracak kadar çok sıcaklıklara ısıtılmasıyla elde ediliyor.
Birçok bilim insanı füzyon güç santrallerinin hala onlarca yıl uzakta olduğuna inansa da, teknolojinin potansiyelini görmezden gelmek sıkıntı. Füzyon tepkileri karbon yaymaz, uzun ömürlü radyoaktif atık üretmez, patlama vb. riskler açığa çıkarmaz ve küçük bir kap hidrojen yakıtı teorik olarak bir meskene yüzlerce yıl güç sağlayabilir.
Manyetik hapsetme olarak bilinen ve üzerinde en çok çalışılan yaklaşımda, yakıt Güneş’ten daha yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılırken onu yerinde tutmak için devasa mıknatıslar kullanılıyor. NIF, eylemsiz hapsetme ismi verilen farklı bir süreç kullanıyor ve bu süreçte dünyanın en büyük lazerini yakıtın küçük bir kapsülüne ateşleyerek bir patlamayı tetikliyor.
Bu alana ilgili olanlarında bildiği üzere “manyetik” ve “mıknatıs” sözlerini süper iletken teknolojisiyle yakından ilgili. Bugünlerde bilim dünyasının yoğunlaştığı LK-99 süper iletken argümanı füzyon gücü ve reaktör gelişimi açısından son derece değerli. Harika iletkenler, elektrik akımını dirençsiz bir formda ileten unsurlardır. Füzyon reaktörleri üzere yüksek güç ve sıcaklık gerektiren sistemlerde harika iletkenlerin kullanılması, birkaç açıdan değer taşıyor:
- Manyetik Alan Üretimi: Füzyon reaktörlerinde, plazmayı denetim altında tutmak ve yüksek sıcaklıklarda tutmak için güçlü manyetik alanlar kullanılır. Muhteşem iletken mıknatıslar, bu manyetik alanları daha verimli bir biçimde üretebilir, daha güçlü hale getirebilir ve güç kayıplarını azaltabilir.
- Tokamaklar ve Başka Cihazlar: Füzyon reaktörlerinin en yaygın tasarımı tokamaklardır. Muhteşem iletken mıknatısların tokamaklarda kullanılması, daha yüksek manyetik alanların elde edilmesini sağlar. Bu da plazmanın daha uygun denetim edilmesine ve sıcaklığın yüksek tutulmasına yardımcı olabilir.
- Yüksek Akımlar: Üstün iletkenler, yüksek akım yoğunluklarına dayanabilir ve güç kayıplarını en aza indirir. Bu özellik, füzyon reaktörlerindeki yüksek akımlı sistemlerde kullanıldığında kıymetli bir avantaj sağlayabilir.
- Enerji Verimliliği: Harika iletkenlerin kullanılması, füzyon reaktörlerinin daha güç verimli ve sürdürülebilir olmasına yardımcı olabilir. Bu da uzun vadede füzyon gücü üretimini daha pratik ve ekonomik hale getirebilir.
