Sonsuz enerjiye büyük adım: Nükleer füzyonda yeni rekor kırıldı

Almanya’nın Wendelstein 7-X (W7-X) adlı deneysel nükleer füzyon reaktöründe yeni plazma ve enerji rekorları kırıldı.

Almanya'nın Greifswald kentindeki Max Planck Plazma Fiziği Enstitüsü’nde bulunan W7-X nükleer füzyon reaktörü, son testlerde önceki füzyon rekorlarını altüst etti ve reaktör performansları açısından yeni bir seviye belirledi. “Stellaratör” tipi reaktör, içindeki son derece sıcak plazmayı altı dakikaboyunca sürdürerek 1,8 gigajoule enerji üretti. Bu başarıyla birlikte W7-X, daha önce bu testlerde iyi performans gösteren Çin, Japonya ve İngiltere'deki tokamak reaktörlerini geride bıraktı.

NÜKLEER FÜZYON NEDİR?

Nükleer füzyon çalışmalarının nihai hedefi, Güneş'teki nükleer süreci taklit ederek sonsuz ve temiz enerji üretmek. İki hafif elementin nükleer reaksiyonlar sonucu birleşerek daha ağır bir element oluşturduğu sürece nükleer füzyon adı veriliyor. Nükleer füzyon, hidrojen izotoplarını yüksek sıcaklıkta birleştirerek büyük miktarda enerji açığa çıkarıyor. Güneş’te doğal olarak gerçekleşen bu süreç, dünyada insan eliyle oluşturulmaya çalışılıyor. Ancak bu reaksiyonu kararlı biçimde sürdürmek teknik açıdan çok zor. Şu anda kullanılan reaktörler, harcadıkları enerjiden fazlasını üretemiyor. Sıcaklığını ve nükleer füzyon sürecini 4,6 milyar yıl sürdüren Güneş'e kıyasla bu reaksiyon, Dünya'daki reaktörlerde çok kısa süre boyunca devam ettirilebiliyor. Füzyon enerjisi, halihazırda birçok ülkede inşa edilen ve kullanılan nükleer reaktörlerden farklı. Kullanımdaki reaktörlerde aslında "nükleer fisyon" denen başka bir süreç işliyor. Fisyon, kütle numarası çok büyük bir atom çekirdeğinin parçalanarak daha küçük iki veya daha fazla çekirdeğe dönüşmesi. Fisyonda bir atom parçalanırken, füzyonda ise atomlar birleşerek daha ağır bir atom ortaya çıkarıyor.

ALMANYA’NIN REKORU

Stellarator tipi reaktörler, bu sorunları çözmede en umut verici tasarımlardan biri. Bu reaktörler, yüksek enerjili plazmayı halkaya benzeyen bir vakum odasında güçlü mıknatıslarla kontrol ediyor. Yöntem, benzer şekilde çalışan tokamak türü reaktörlere göre plazmayı daha uzun süre kararlı tutabiliyor. Son testlerde W7-X plazmayı uzun süre kararlı halde tutmayı başardı. En dikkat çekici başarı ise “üçlü çarpım” (triple product) değerinde yeni bir rekora ulaşılması oldu. Bu değer, plazmanın yoğunluğu, sıcaklığı ve enerjiyi ne kadar süre tutabildiğini gösteriyor. Daha yüksek bir üçlü çarpım, füzyonun daha verimli hale geldiği anlamına geliyor.

30 MİLYON DERECE SICAKLIK

Başarıda etkili olan bir diğer unsur da yeni geliştirilen yakıt enjektörü oldu. Reaktöre mermi hızında (saniyede 800 metre) 90 donmuş hidrojen peleti enjekte edildi. Aynı anda verilen mikrodalga ısıtması ile plazma 30 milyon derece sıcaklığa ulaştı. Bu senkronizasyon, plazmanın daha uzun süre kararlı kalmasını sağladı. Reaktör ayrıca altı dakikalık bir çalışmada 1,8 gigajoule enerji dönüşümü sağlayarak önceki rekoru (1,3 gigajoule) geride bıraktı. Böylece Çin’deki EAST reaktörünün önceki başarısını da geçmiş oldu. Bu gelişmenin sadece rakamlardan ibaret olmadığını belirten IPP uzmanlarından Robert Wolf ise, "Bu başarı, stellarator teknolojisinin geçerliliğini kanıtlayan önemli bir adım ve uluslararası işbirliğinin ürünü" dedi. Wendelstein 7-X’in elde ettiği bu sonuçlar, hayal edilen temiz ve sınırsız enerjiye bir adım daha yaklaşıldı anlamına gelebilir.