Basit ve ucuz füzyon enerji konseptinde Güneş’ın sıcaklığı aşıldı

İnsanların birinci sefer füzyon reaksiyonları üretmesinden bu yana geçen doksan yıl içinde, yalnızca birkaç füzyon teknolojisi 10 milyon santigrat dereceden, yani kabaca Güneş’in çekirdeğinin sıcaklığından daha sıcak elektron sıcaklıklarına sahip plazma oluşturabildi. Zap Energy‘nin Z pinch füzyon aygıtı da bu başarıyı gösterenlerden birisi ve firma, Güneş’ın sıcaklığı aşan ısılara başka yollardan daha kolay ve ucuz bir formda çıkabildiğini söylüyor.

Füzyon gücünde yeni bir başarı

Bilmeyenler için Z-pinch, füzyon gücü araştırmalarında kullanılan tokamak ve stellarator üzere bir plazma hapsetme tekniğidir. Güney Kore, devasa KSTAR tokamak aygıtıyla Güneş’in 7 katı sıcaklığına erişirken Z-pinch prosedüründe, plazmadan güçlü bir elektrik akım geçirilerek manyetik alan oluşturuyor. Oluşan manyetik alan ise Lorentz kuvveti sayesinde plazmayı sıkıştırıyor. Lakin bu tekniğin birtakım meseleleri bulunuyor. Zap Energy ise klasik Z-pinch yolundan farklı olarak “kesilmiş akımda stabilize (SFS) Z-pinch” ismi verilen özel bir Z-pinch usulünü kullanıyor. Bu sayede daha kararlı ve verimli bir füzyon tepkisi elde edilmesi hedefleniyor.

SFS Z-pinch, harici mıknatıslar yahut ısıtma sistemlerine gereksinim duymadan, yalnızca bir elektrik akımı ve bir plazma kullanarak çalışken füzyonu, başka füzyon reaktörlerinden daha küçük ve daha kompakt bir boyutta ortaya koymayı mümkün kılıyor.

Bu ay Physical Review Letters mecmuasında yayınlanan yeni bir araştırma makalesi, Zap Energy’nin Fusion Z-pinch Experiment (FuZE) aygıtında 11 ila 37 milyon santigrat dereceye çıktığını ortaya koyuyor. Zap Ar-Ge Lider Yardımcısı Ben Levitt, “Bunlar son derece titiz ve kesin ölçümler, lakin klâsik füzyon standartlarına göre son derece mütevazı ölçekte bir aygıtta yapıldı” diyor.

Füzyon nasıl oluşturuluyor?

Füzyon için gerekli şartları oluşturmanın birinci adımı, çekirdeklerin ve elektronların atomlar halinde birbirine bağlı olmadığı “maddenin dördüncü hali” olan bir plazma oluşturmaktan geçiyor. Örneğin, döteryum ve trityum ismi verilen iki hidrojen formundan oluşan bir plazmayı sıkıştırmak ve ısıtmak, çekirdeklerinin çarpışmasına ve kaynaşmasına neden olur. Bu gerçekleştiğinde, füzyon tepkileri tıpkı ölçüde kömürün yakılmasına kıyasla gram başına yaklaşık 10 milyon kat daha fazla güç açığa çıkarır. Lakin en büyük zorluk, bu tepkilerin başlatılması için gereken giriş gücünden daha fazla güç çıktısı elde edebilmek. Birebir vakitte tepkisi stabil ve daima tutmak da gerekiyor.

Zap Energy’nin teknolojisi, büyük elektrik akımlarının ince bir plazma filamenti boyunca yönlendirildiği Z pinch olarak bilinen kolay bir plazma hapsetme metoduna dayanıyor. Z-pinch füzyonu 1950’lerden bu yana deneniyor olsa da, yaklaşım plazmalarının kısa ömürlü olması nedeniyle çok gündemde kalmamıştır. Zap Energy ise bu sorunu SFS Z-pinch süreciyle bunu çözdüğünü belirtiyor. Zap Energy temel bir sorunu çözmüş olsa da füzyon gücünde en son sonuca ulaşmak o kadar da kolay değil. Evet, firma muhteşem iletken mıknatıslar yahut lazer üzere usullere nazaran büyük tasarruf sağlamış olsa da yakıt olarak kullandığı trityum hiç de ucuz değil, gramı 30.000 dolar kadar. Fakat genel olarak başka sistemlere nazaran hala çok daha ucuz olmayı başarıyor.