Atalet Hapsi Füzyonu Araştırmaları: Yeni Bir Dönüm Noktası
Livermore, California’daki Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF), nükleer füzyon araştırmalarında önemli bir gelişmenin eşiğine ulaşmış durumda. ABD’de bulunan bu bilim enstitüsü, hidrojen yakıtını ısıtıp sıkıştırarak füzyon tepkimelerini başlatmak için güçlü lazerler kullanıyor. Yapılan son deney, füzyonun saldığı enerjinin, lazerlerin sağladığı enerjiden daha fazla olduğunu göstererek, “ateşleme” hedefine yaklaşılmış olabileceğini ortaya koyuyor.
Füzyon, Güneş’in gücünü sağlayan süreçtir ve sınırsız, temiz enerji kaynağı potansiyeli taşımaktadır. Bu süreç, atalet hapsi füzyonu olarak adlandırılmaktadır. Deneyler sırasında, NIF’te bulunan 192 adet lazer ışını, karabiber tohumu büyüklüğündeki kapsüllere yönlendirilmektedir. Bu kapsüller, hidrojenin çeşitli izotopları olan döteryum ve trityum içeriyor. Lazerler, bu yakıtı kurşunun 100 katı yoğunluğunda sıkıştırarak sıcaklığını 100 milyon dereceye kadar yükseltiyor, bu da termonükleer füzyonun başlamasına zemin hazırlıyor.
Deney Sonuçları ve İlerlemeler
8 Ağustos’ta gerçekleştirilen deneyde, 1,35 megajul (MJ) enerji elde edildi. Bu, yakıt kapsülüne yönlendirilen enerjinin yaklaşık yüzde 70’ine denk geliyor. Ateşlemeye ulaşmak için lazerlerin kullandığı 1,9 MJ enerjiden daha fazla enerji elde edilmesi gerekmektedir. NIF’in bulunduğu Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndan Debbi Callahan, “Bu füzyon için büyük bir ilerleme” ifadelerini kullanıyor. Kaydedilen ilerleme, daha önceki deneylerde elde edilen sonuçların 8 katı, 2018’deki deneylerin ise 25 katı bir gelişmeyi işaret ediyor.
İmperial College London’daki Atalet Füzyon Çalışmaları Merkezi Direktörü Prof. Jeremmy Chittenden, “Enerji üretimindeki bu hızlı gelişme, gelecekte başka dönüm noktalarına ulaşmamızı sağlayabilir. Lazerlerin kullandığı enerjiden daha fazlasını elde etmek için ilerleme kaydedilecektir” diyor.
Füzyon Sürecinin Sürdürülebilirliği
NIF’teki bilim insanları, füzyon tepkimelerinin daha fazla füzyon için ısı sağladığı bir “plazma yanma” sürecinin başarıyla gerçekleştirildiğine inanıyor. Bu durum, sürecin kendisini sürdürülebilir hale getirmesi açısından kritik bir öneme sahip. Dr. Callahan, “Kendi kendini sürdüren yanma, yüksek enerji elde etmek için son derece önemli. Yanmanın yüksek yoğunluklu yakıta geçmesi gerekiyor ki, çok fazla füzyon enerjisi açığa çıkabilsin” şeklinde açıklama yapıyor. “Bu deneyde bunun olduğuna inanıyoruz ancak sonuçları tam olarak anlayabilmek için daha fazla analiz ve simülasyon yapmamız gerekiyor” şeklinde ekliyor.
Dr. Callahan, bir sonraki adımın deneyleri tekrarlamak olduğunu belirtiyor: “Bu, deneysel bilimin temel taşıdır. Ne kadar yeniden üretilebilir ve sonuçların küçük değişikliklere karşı ne kadar hassas olduğunu anlamamız gerekiyor.” Prof. Chittenden, deneyi “Açığa çıkan megajul enerji, füzyon açısından etkileyici bir düzeyde. Ancak pratikte bu, bir su ısıtıcısında su kaynatmak için yeterli düzeyde” diyerek değerlendiriyor.
Nükleer Enerji ve Gelecek
Mevcut nükleer enerji, fizyon adı verilen bir süreçle çalışmaktadır. Bu süreçte, ağır kimyasal elementler daha hafif olanları üretmek için ayrılırken, füzyon iki hafif elementin birleşerek daha ağır bir element oluşturmasını sağlar. Ulusal Ateşleme Tesisi’nin inşasına 1997 yılında başlanmış ve 2009 yılında tamamlanmıştır. Lazerlerin gücünü test etmek amacıyla yapılan ilk deneyler ise Ekim 2010’da gerçekleştirilmiştir.
NIF’in bir diğer önemli işlevi, ABD’nin nükleer silah stoğunun güvenliğini ve güvenilirliğini sağlamak. Tesisteki dev lazerleri füzyon için kullanmak isteyen uzmanlar, ulusal güvenlik amacıyla gerçekleştirilen deneyler nedeniyle bazen zaman bulmakta zorluk çekiyor. NIF, dünyada füzyon araştırmaları yapan birkaç projeden biri olma özelliği taşımaktadır. Fransa’da da birçok milyar euroluk bir proje olan Iter tesisi inşa edilmektedir. Iter, lazerle yapılan füzyonda NIF’ten farklı bir yaklaşım benimseyecek; burada sıcak plazma içeren manyetik alanlar kullanılacak ve bu kavram manyetik hapsi füzyon olarak adlandırılmaktadır.
Ancak, ticari açıdan kârlı enerji üretimi için şebekeye entegre edilecek dev bir adım atılması gerekmektedir. Prof. Chittenden, “Bu konsepti yenilenebilir enerji kaynağına dönüştürmek 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 bulunmaktadır” şeklinde konuşuyor.
