Çorak ve samanlarla dolu bir yerde bir ateş yaktığınızı hayal edin. Bu yangına denetimi elden bırakmadan ne kadar yakıt ekleyebilirdiniz? ABD Güç Bakanlığı’na bağlı Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı‘ndaki (PPPL) araştırmacılar mecazi manada tam bu soruyu sordu. Takım, soğumaya başlamadan evvel plazmanın kenarındaki yüksüz yahut nötr parçacıkların maksimum yoğunluğunu belirlemeyi başardı. Bir füzyon plazmasının kenarındaki nötr parçacıklar için azamî yoğunluğu bilmek epey değerli zira bu, araştırmacılara füzyon tepkisini nasıl ve ne kadar besleyecekleri konusunda pahalı datalar verir. En nihayetinde ise daha kararlı tepkiler için bu bilgiler kullanılabilir.
Nuclear Fusion’da sonuçları paylaşılan çalışmada Lithium Tokamak Experiment-Beta (LTX-β) ismi verilen bir füzyon plazma kabı içindeki deneylerden elde edilen müşahedelere, sayısal simülasyonlara ve tahlillere yer veriliyor.
Lityum tokamak nedir?
Araştırmacılar çoklukla füzyon deneylerinde hidrojen plazmasını tokamak ismi verilen çörek formundaki kapların içinde tutmak için güçlü manyetik alanlar kullanırlar. Fakat bu tokamaklarda yaklaşımlar farklı olabiliyor. Kimilerinde yönlendiriciler için karbon kullanılırken KSTAR üzere olanlarda tungsten kullanılabiliyor. PPPL’deki tokamakı özel kılan şey ise iç duvarlarının neredeyse büsbütün lityumla kaplanmış olması.
Lityum, plazmadan çıkan hidrojen atomlarının çok yüksek bir yüzdesini tuttuğu için duvarın davranışında temel seviyede bir değişime neden oluyor. Çünkü lityum olmasaydı tepki esnasında çok daha fazla hidrojen duvarlardan sekerek plazmaya geri dönecekti. Araştırma grubu, hidrojen için bu düşük geri dönüşüm ortamının plazmanın en uç noktasını sıcak tuttuğunu, plazmayı daha kararlı hale getirdiğini ve daha büyük bir plazma hacmi için alan açtığını bildirdi.
Pekala buradaki gaye ne? En kolay ifadeyle; lityum duvarlar sayesinde daha küçük bir füzyon reaktörü elde etmek ve böylelikle daha yüksek bir güç yoğunluğuna ulaşmak isteniyor. Nihayetinde bu araştırma, dünyanın muhtaçlık duyduğu uygun maliyetli füzyon güç kaynağına dönüşebilir. Araştırma takımı, yaptıkları testlerde reaktör içindeki plazmanın uç kısmındaki nötr parçacıkların azamî yoğunluğunu bu kısım daha soğumaya başlamadan evvel belirledi. Grup, bu alandaki plazma yoğunluğunun spesifik bir pahanın (1 x 1019 m-3) altında kalması gerektiğini tespit etti. Bu kıymetli, çünkü LTX-β için birinci sefer bu türlü bir düzey belirleniyor.
Stabil tepkisi sürdürmek
Lityum tokamakta yakıt iki biçimde eklenebilir: kenardan hidrojen gazı püskürtülerek yahut nötr parçacıklar göndererek. Araştırmacılar, gelecekteki füzyon reaktörlerinde füzyonu uzun mühlet devam ettirecek ve tıpkı vakitte elektrik şebekesi özelinde pratik hale getirecek kadar güç üretecek kararlı bir plazma oluşturmak için her iki yolu birlikte nasıl kullanabileceklerini araştırıyor.
Araştırmacılar füzyon tepkisinde iç çekirdek ile plazmanın dış kenarındaki sıcaklığı olabildiğinde birbirine yakın ve eş tutmayı amaçlıyor. Böylece kararlı bir tepki elde edilebilecek ve reaktörün istikrarsızlaşması önlenebilecek.
