ABD füzyonla enerji üretiminde kritik eşiğe yaklaştı

ABD'de bir bilim enstitüsü, nükleer füzyon araştırmalarında uzun süredir elde edilmeye çalışılan bir gelişmenin eşiğinde.

Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF), hidrojen yakınıtını ısıtıp, sıkıştırarak füzyon başlatmak için güçlü bir lazer kullanıyor.

Yapılan bir deney, füzyon tarafından salınan enerjinin, lazerin ilettiğinden daha fazla olduğu "ateşleme" amacına ulaşmanın çok yakın olduğunu gösteriyor.

Güneşe gücünü veren süreç olan füzyondan enerji elde etmek, sınırsız, temiz bir enerji kaynağı sağlayabilir.

Süreç atalet hapsi füzyonu olarak biliniyor. Deneyde, NIF'te dünyanın en büyüğü olan 192 adet lazer ışını, karabiber tohumu büyüklüğündeki kapsüllere yönlendiriliyor. Kapsüllerin içinde de, hidrojenin farklı formları olan döteryum ve trityum bulunuyor.

Lazerler, bu yakıtı kurşunun 100 katı yoğunluğunda sıkıştırıyor ve sıcaklığını güneşin merkezinden daha büyük bir sıcaklık olan 100 milyon dereceye çıkartıyor. Bu koşullar da termonüklear füzyonun başlamasına yardımcı oluyor.

8 Ağustos'ta yapılan deneyde, 1,35 megajul (MJ) enerji elde edildi. Bu, yakıt kapsülüne yöneltilen enerjinin yüzde 70'i.

Ateşlemeye ulaşılması, lazerin kullandığı 1,9 MJ enerjiden daha büyük enerji elde etmek anlamına geliyor.

NIF'in bulunduğu Lawrence Livermore Ulusal Laboratuarı'ndan Debbi Callahan, "Bu füzyon için büyük bir ilerleme" dedi.

Kaydedilen ilerleme, NIF'in ilkahar aylarında yaptığı deneydekinin 8, 2018'de yapılan deneylerin de 25 katı.

Imperial College London'daki Atalet Füzyon Çalışmaları Merkezi Direktörü Prof. Jeremmy Chittenden "Enerji üretimindeki gelişme çabuk oldu. Yakında başka dönüm noktalarına da ulaşılabilir. Süreci başlatmak için lazerlerin kullandığı enerjiden daha çoğunun elde edilmesi gibi" diye konuştu.

NIF'teki bilim insanları, füzyon tepkimelerinin daha fazla füzyon için ısıyı sağladığı "plazma yakmanın" da başarıldığına inanıyor. Bu, sürecin kendisini sürdürülebilir hale gelmesi için yaşamsal önemde.

Dr. Callahan, "Kendi kendini sürdürülebilir yanma, yüksek enerji elde etmek için çok önemli. Yanma yüksek yoğunluklu yakıta geçmeli ki, çok fazla füzyon enerjisi açığa çıkabilsin" diye açıklıyor:

"Bu deneyde bunun olduğuna inanıyoruz ancak sonucu tam olarak anlayabilmek için hala analizler ve simülasyonlar yapıyoruz."

Dr. Callahan bir sonraki adımın deneyleri tekrarlamak olduğunu söylüyor:

"Bu deneysel bilimin temel taşı. Ne kadar yeniden üretilebilir ve sonuçların küçük değişikliklere karşı ne kadar hassas olduğunu anlamamız gerekiyor."

Prof. Chittenden da deneyi, "Açığa çıkartılan megajul enerji, füzyon anlamında etkileyici düzeyde. Ancak pratikte bir su ısıtıcısında su kaynatmaya yetecek kadar" diye açıklıyor.

Chittenden ayrıca "Çok daha yüksek düzeyde füzyon enerjileri, yakıtı ne kadar bir arada tutup, daha çocuğunun yanabilmesini nasıl sağlayabileceğimizi çözebilirsek elde edilebilir. Atalet hapsi füzyonunda yeni ufuk da bu olacak" diyor.

Mevcut nükleer enerji, fizyon adı verilen bir sürece dayanıyor. Bu süreçte ağır kimyasal element, daha hafiflerini üretmek için ayrılıyor. Füzyonda ise iki hafif element daha ağırını oluşturmak için birleştiriliyor.

Ulusal Ateşleme Tesisi'nin inşası 1997'de başladı ve 2009'da tamamlandı. Lazerlerin gücünü test etmek için yapılan ilk deneyler ise Ekim 2010'da başladı.

NIF'in bir diğer işlevi de ABD'nin nükleer silah stoğunun güvenliğini ve güvenilirliğini sağlamak. Tesisteki dev lazerleri füzyon için kullanmak isteyen uzmanlar, ulusal güvenlik için yapılan deneyler yüzünden bazen vakit bulamıyor.

NIF dünyada füzyon araştırmaları yapan birkaç projeden biri. Fransa'da da yapımı süren birkaç milyar euroluk Iter tesisi var.

Iter, lazerle yapılan füzyonda NIF'e göre farklı bir yaklaşım benimseyecek. Güney Fransa'daki tesiste, elektrik yüklü gaz olan sıcak plazma içeren manyetik alanlar kullanılacak. Bu kavram da manyetik hapsi füzyonu olarak biliniyor.

Ancak, şebekeye alınacak şekilde ticari açıdan kârlı enerji üretimi için dev bir adım daha atılması gerekiyor.

Prof. Chittenden, "Bu konsepti yenilenebilir enerji kaynağına çevirmek uzun bir süreç olacak ve önemli teknik zorlukların aşılması gerekecek. Bunlar arasında istikrarlı bir enerji kaynağı üretmek için bu deneyi saniyede bir iki kez tekrarlamak da var" diyor.