Nükleer füzyon araştırmalarında rekor enerji

Avrupalı bilim insanları, nükleer füzyon (kaynaşma) araştırmalarında, daha önce üretemedikleri miktarda ve sürede enerji üretmeyi başararak, temiz enerji üretimine biraz daha yaklaştı.

Dünyadaki nükleer reaktörler, nükleer füzyon denilen ve ağır bir elementin atomlarının parçalanarak hafif elementlere dönüştürülmesinde açığa çıkan enerjiyle çalışıyor. Bilim insanları 1950’den bu yana, güneşte her an gerçekleşen, iki hafif elementin kaynaşarak daha ağır bir elemente dönüşmesi şeklinde tanımlanan nükleer füzyon üzerinde çalışma yürütüyor.

Karbon salımı yapmadığı ve radyasyon açığa çıkarmadığı için sonsuz temiz enerji kaynağı olarak görülen nükleer füzyonun gerçekleşebilmesi için, yüksek ısı, enerji ve yoğunluk ortamının oluşması gerekiyor.

Güneşin merkezinde, yüksek yer çekimi basıncı ,füzyonun 10 milyon santigrat derecede gerçekleşmesine imkan tanırken, dünyada basıncın düşüklüğü nedeniyle en az 100 milyon santigrat derecede füzyon mümkün olabiliyor.

Dünyada küçük bir yıldız oluşturuldu

BBC’nin haberine göre, İngiltere’deki Ortak Avrupa Halkası (JET) laboratuvarında nükleer füzyon denemeleri yapan bilim insanları, son nükleer füzyon denemelerinde 1997’de ürettikleri enerjinin iki katı olan 59 megajul enerjiyi 5 saniye boyunca üretmeyi başardı.

Bilim insanları, son deneyde üretilen ve 11 megavata denk gelen enerjinin aslında çok büyük bir enerji çıkışı olmadığını ancak Fransa’da inşa edilmekte olan daha büyük füzyon reaktörü için yapılan tasarım seçimlerini doğruladığını belirtiyor.

Fransa’nın güneyinde inşa edilen ve ABD, Çin, Rusya ve Avrupa Birliği’nin oluşturduğu bir konsorsiyum tarafından desteklenen Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör (ITER) tesisinde, 2050 yılına kadar günlük hayatta kullanabilecek pratik nükleer füzyon enerjisi üretebilmek hedefleniyor.

Son 10 yılda ITER’deki tesise benzemesi için yapılandırılan JET laboratuvarında bilim insanları son deneylerinde hidrojenin farklı iki izotopu (nötron sayıları farklı formları) olan döteryum ve trityum atomlarını kaynaştırarak helyum oluşturmayı, bu füzyonda enerji açığa çıkarmayı hedefledi.

Bilim insanları, füzyon için gerekli olan 150 milyon santigrat dereceye hiçbir materyal dayanamayacağı için laboratuvarda yaptıkları deneylerde, aşırı ısıtılan ve plazma formuna geçen, izotopları içeren hidrojen gazını halka şeklindeki manyetik bir alanda tuttu.

JET laboratuvarında manyetik alanı çevrelemesi için bu izotoplarla verimli şekilde çalışacak 80 metreküplük halka şeklinde bir duvar oluşturan bilim insanları, radyoaktif trityum izotopunu soğuran karbon kullandıkları 1997 deneyinden farklı olarak 10 kat daha az emici olan berilyum ve tungsten (volfram) elementlerini kullandı.

Deneyi yürüten bilim insanlarından Dr. Joe Milnes, JET deneylerinin, tokamak (nükleer kaynaşım halkası) içerisinde enerji üreten küçük bir yıldız oluşturarak bunu 5 saniye boyunca sürdürebildiklerini gösterdiğini ifade etti.

Araştırmacı Dr. Arthur Turrell de, bilim insanlarının deneyde füzyon reaksiyonlarında elde edilen en fazla enerji çıkışına ulaştığını vurgulayarak, plazmanın kararlılığını 5 saniyeden uzun süre göstermenin bir dönüm noktası olduğunu aktardı.

Turrell, “Çok uzun gibi görünmüyor ancak nükleer bir zaman ölçeğinde bu oldukça uzun bir zaman. Çünkü 5 saniyeden 5 dakikaya, 5 saate geçmek çok kolay." ifadelerini kullandı.

Diğer yandan, JET laboratuvarındaki deneylerde, füzyonu başlatmak için kullanılan enerjinin üretilenden daha yüksek olması, nükleer füzyon enerjisi üretiminde en büyük sorunlardan birini teşkil ediyor.

Ancak, ABD’deki bilim insanları, California'daki National Ignition Facility'de (NIF) (Ulusal Ateşleme Tesisi) yaptıkları deneyde, nükleer füzyonu başlatmak için kullandıkları lazer enerjisinin yerine füzyon reaksiyonlarının plazmadaki hakim enerji kaynağı olduğu “yanan plazma” hedefine ulaşmıştı.

Bakır elektromıknatısları aşırı ısındığı için artık çalışamayacağı belirtilen ve 2023’ten sonra devreden çıkarılacak JET’in yerini alacak ITER’de 2025’te başlayacak nükleer füzyon deneylerinde içten soğutulan süper iletken mıknatıslar kullanılacak.