Bilim Dünya Üzerinde Füzyon: Mıknatıs ve Lazerler Yardımıyla Yıldız Yaratmak

Dünya Üzerinde Füzyon: Mıknatıs ve Lazerler Yardımıyla Yıldız Yaratmak

504
0
Paylaş

“DNA’mızdaki nitrojen, dişlerimizdeki kalsiyum, kanımızdaki demir, elmalı turtamızdaki karbon, çöken yıldızların içlerinde yapıldı. Bizler, yıldızların malzemesinden yapıldık.” 

  Carl Sagan 

Günümüzde yaklaşık iki milyar insan enerji kaynaklarına ulaşamamaktadır. Bu insanlara kaliteli yaşam sunabilmenin başlıca şartlarından birisi bu sorunu çözmekten geçiyor. Ayrıca,  bu konuda yaşanacak bir devrim tarihte ve günümüzde yaşanan enerji savaşlarının bitmesine neden olabilir. Ek olarak; kömür, petrol, doğalgaz yakıtlı enerji santrallerinin neden olduğu küresel iklim değişikliğin hızı günden güne artarken, füzyon teknolojisinin getireceği yeniliklere mecbur durumdayız. 

Füzyon yoluyla üretilebilecek enerjiyi konvansiyonel kimyasal yakıtlarla karşılaştıracak olursak, bir gram deteryum oksitten (D2O) elde edilen enerji yaklaşık on-bin ton kömürünkine denktir. Bu enerji bir evin bir yıllık enerjisini karşılayabilmektedir. Deteryumun denizlerde bol miktarda bulunduğunu düşünürsek, sınırsız güçte enerjiyi sıfıra yakın bir yakıt maliyetiyle elde etmenin kapısı aralanıyor olabilir. 

Füzyon teknolojisine yapılan yatırımlara gelen en büyük eleştiri, güneş panelleri bu kadar mükemmel bir şekilde temiz ve verimli enerji üretirken füzyona gerçekten gerek olup olmadığıdır. Bu konuda MIT Plazma Bilimleri ve Füzyon Merkezi Direktörü Dennis Whyte durumun böyle olmadığını düşünüyor. Dennis Whyte, Brookline’nın tüm enerji ihtiyacının karşılanması için yaklaşık Brookline’nın yüzölçümü boyutunda güneş panellerine ihtiyacımız olduğunu belirtiyor. Aynı miktarda enerjiyi karşılayacak bir füzyon reaktörünün ise bir okulun ufak bir yeşil alanı boyutunda olması yeterli olmaktadır. 

MIT, füzyon teknolojisine yaptığı yatırımlar ve nitelikli bilim insanlarının buluşma noktası olması nedeniyle bu konuda öncü kurumlardan birisidir. Ama hatırlatmada fayda var ki bu konuda çalışan sadece Amerika’da Caltech,Cornell,Princeton üniversitelerinin de dahil olduğu 63 üniversite füzyon teknolojisine odaklanmış durumda. Ek olarak, onlarca özel şirket füzyon yarışını kazanmak için bir hayli rekabet içindeler. Örneğin Amazon’un CEO’su Jeff Bezos’un, Kanada’nın General Fusion girişimine on milyonlarca dolar yatırım yaptığını biliyoruz.    

Ekonomik kısıtlamalar ve bilimsel işbirliğine olan mecburiyet ülkelerin 2006’da uluslararası bir anlaşma yapmasına imkan sağladı. ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor) organizasyonu ile üye ülkeler kurulum ve işletme maliyetlerini azaltmayı ayrıca deneysel ve teorik elde edilecek entelektüel kazanımları birbirleriyle paylaşmayı hedeflemektedir. 35 ülkenin (ABD, Çin, AB, Rusya, Hindistan, Japonya, Kore…)  üyeliğini içeren bu oluşum; 3 kıtayı, dünya nüfusunun yarısını, küresel gayrisafi yurtiçi hasılanın %85’ini temsil etmektedir. ITER ilk deneylerini 2025 yılının Kasım ayında yapmayı planlıyor. Deteryum-Trityum füzyonun gerçekleşmesi için ise 2035’i beklememiz gerekecek.

ITER füzyon yoluyla enerji üretme işlemi için TOKAMAK ismi verilen çember şeklindeki bir ekipmanı kullanacak. Tepkimeye girecek parçacıklar, Coulomb bariyerini aşabilmek için yüksek basınç ve sıcaklığa ihtiyaç duyarlar. Bir yıldızın çekirdeğindeki basınca dünya üzerinde ulaşamayacağımız için bir yıldızın merkezindeki sıcaklıktan çok daha fazla sıcaklığa ihtiyaç duyuyoruz. Güneşimizin merkezindeki sıcaklık yaklaşık 15,6 milyon derecedir. ITER ise sürdürülebilir bir tepkime için 150 ile 300 milyon derece arası bir sıcaklığı hedeflemektedir. Bu sıcaklıktaki parçacıklar elektronlarını kaybederek elektrik yüklü hale gelirler. Ekipmanın çevresindeki ve merkezindeki devasa manyetik bobinler plazmanın yüklü parçacıklarına şekil verir ve onların kontrolünü sağlar.      

Bir başka füzyon teknolojisi tekniği de mıknatıslar yerine lazer kullanmaktır. Bu konuda öncü çalışmalar Amerika’nın Kaliforniya eyaletindeki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nın NIF( National Ignition Facility) tesisinde yapılıyor. NIF’in yaklaşık 40.000 optiğe sahip lazeri, ışınları yaklaşık 1 cm3’lük füzyon hedefine odaklayarak sürdürülebilir füzyon tepkimelerini başlatmayı hedefliyor. 

İleri Okuma Önerisi

https://pitjournal.unc.edu/article/energy-source-tomorrow-benefits-nuclear-fusion-power

https://physicstoday.scitation.org/doi/full/10.1063/PT.3.3708

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here