Füzyon enerjisinde tarihi bir eşik daha aşıldı

Yıldızlara güç veren süreç olan nükleer füzyon, pak ve sürdürülebilir bir güç kaynağı olarak büyük umutlar vadediyor. Fakat bunu ticari ölçekte başarmak için bir reaktör içinde son derece sıcak ve ağır plazma üretmek ve tıpkı vakitte bu plazmayı stabil bir formda hapsetmek gerekiyor. ABD Enerji Bakanlığı altında çalışan General Atomics‘teki araştırmacılar, plazmayı yüksek yoğunluk düzeyine çıkarmayı ve bunu uzun müddet müdafaayı başardı.

Yoğunluk ve hapsetme zorluğu

Füzyon gücünün ticari ölçekte hayata geçirilmesi için daha ağır ve daha âlâ hapsedilmiş plazma elde etmek büyük kıymet taşıyor. Yüklü parçacıklardan oluşan bir gaz olan bu plazmanın, parçacıklar ortasındaki doğal itme kuvvetinin üstesinden gelmek ve atom çekirdeklerinin birleşerek muazzam ölçülerde güç açığa çıkardığı süreç olan füzyonu başlatmak için yüz milyonlarca santigrat derece sıcaklığında olması gerekiyor.

Güçlü manyetik alanlardan yararlanan halka biçimindeki tokamak reaktörleri, füzyon gücünden yararlanmak için önde gelen teknolojilerden biri olarak araştırmalarda sıklıkla kullanılıyor. Lakin tokamak reaktörlerinin muhteşem ağır plazma üretme konusunda mahzurlara sahip olduğu biliniyor. Buna Greenwald limiti deniyor.

Greenwald limiti nedir?

Greenwald limiti, spesifik olarak plazma basıncının manyetik alan basıncına oranı ile ilgili bir durum. İsmini fizikçi Martin Greenwald’dan alan Greenwald limiti, manyetik olarak hapsedilmiş bir füzyon plazması boyunca sürdürülebilecek azamî basınç ölçüsünü tanımlayan kritik bir eşiği söz ediyor.

Füzyon tepkisinde plazma basıncı, manyetik alan basıncında muhakkak bir eşiği aştığında tokamak içerisinde plazmanın koruma edilmesi ve tepkinin ilerletilmesi bozuluyor yahut kararsızlıklara sebebiyet veriyor. Ayrıyeten bu limitin aşılması, tokamak’ın kendisine de büyük ziyanlar verebilir.

Daha evvelki haberlerimizde aktardığımız üzere, tokamak’lar ve stellarator üzere nükleer füzyon reaktörlerinde maksat, füzyon tepkilerinin gerçekleşebileceği ve büyük ölçülerde güç üretilebileceği şartlara ulaşmak ve bu şartları sürdürebilmektir. Buradaki en kıymetli zorluklardan biri, füzyon için gerekli olan çok sıcak plazmayı denetim etmek ve sürdürülebilir halde tutmaktır.

Potansiyelin kilidi açıldı

General Atomics’teki araştırmacılar ise uzun müddettir devam eden bu pürüzü aştı. Yapılan deneylerde araştırmacılar, standart yüksek hapsetme modundan yaklaşık yüzde 50 daha güzel bir güç hapsetme kalitesiyle Greenwald limitinden kabaca yüzde 20 daha yoğun kararlı plazma üretmeyi başardıklarını söylüyorlar.Araştırmacılar, Greenwald sonunu aşmaya yönelik evvelki teşebbüslerin, hapsetme kalitesinde güçlü bir düşüşe ve hatta plazma gücünde ani yahut tam bir kayba neden olduğunu söylediler.

Tokamak reaktörlerindeki bir öteki mani de plazma içindeki kararsızlıkların yönetilmesi. Bu kararsızlıklar reaktörün iç bileşenlerine ziyan verebiliyor. Yeni araştırma yalnızca Greenwald limitini aşmakla kalmıyor, tıpkı vakitte bu kararsızlıkları denetim etmek için potansiyel tahlillerin ipuçlarını da veriyor. Tokamak reaktörlerdeki bir başka zorluk da plazmanın merkez sıcaklığıyla en dış uçlarındaki sıcaklıklar ortasındaki dengeyi koruyabilmek. Füzyonu tetiklemek için çekirdeğin kavurucu derecede sıcak (yüz milyonlarca santigrat derece) olması gerekirken, reaktör duvarlarıyla temas halinde olan kenarın ise hasara yol açmayacak kadar soğuk tutulması gerekiyor. Araştırmada bu zorluğun tahliline dair potansiyel tahlillere değiniliyor.