Nükleer Füzyon Nedir?
Atomlar hepimizi oluşturan küçük parçacıklardır. Her bir atomun içerisinde daha küçük bir parçacık olan çekirdek yer alır.
İki küçük çekirdeği bir araya getirip daha büyük bir çekirdek oluşturmak istediğinizde , şu anda enerjimizi üretmek için kullandığımız kimyasal reaksiyonlardan(kömür, petrol) 10 milyon kez daha fazla enerji açığa çıkar.
Güneş üzerinde yaptığımız gözlemlerden, füzyonun işe yaradığını biliyoruz. Güneş’teki sıcaklığın ve enerjinin kaynağı füzyondur. En önemli füzyon reaksiyonu ,en hafif atom olan hidrojenden iki tanesinin bir araya gelerek, ikinci en hafif atom helyumu oluşturmalarıdır.
Nasıl Çalışır?
Füzyonu başlatmak , basit bir ateş yakmaya benzemez. Reaksiyonun başlaması için çok fazla enerjiye ihtiyaç duyulur, bu milyon santigrat derece sıcaklıklara ulaşmak anlamına geliyor.
Bunun nedeni ,atom çekirdeğinin itici ve çekici kuvvetlere maruz kalmasıdır. Her bir çekirdek güçlü bir pozitif yüke sahiptir ve birbirlerini iterler. Füzyonu başlatmak için , iki çekirdeği bu itici kuvveti yenebilecek şiddette çarpıştırmanız gerekir. Bu olay, sıcaklıkların 15 milyon santigrat derece civarında ve basıncın muazzam değerlerde olduğu Güneş’te oluşur.
Çekirdekler birbirlerine değecek kadar yakınlaştığında ,füzyonun kaynağı ve doğadaki en büyük kuvvet olan güçlü kuvvet devreye girer .
Füzyon Enerjisi?
Füzyon enerjisinde amaç ; Güneş’in merkezindeki şartları oluşturabilecek enerji santralları kurarak ,enerji üretmektir. Bu amaç doğrultusunda Dünya üzerinde yüzlerce araştırma boyutundaki reaktörler inşa edildi.
Bu mühendislik harikası makineler 100 milyon santigrat dereceye varan sıcaklıklardaki hidrojeni muhafaza etmek için dizayn edilmişlerdir.
Şu Anda Nükleer Enerji Üretmiyor muyuz?
Şu anda var olan nükleer santrallerde, farklı bir reaksiyon olan fizyon kullanılır. Fizyonda bir atomu daha küçük iki atoma bölersiniz. Bu reaksiyon füzyona göre çok daha basittir. 1950’li yıllardan beri fizyon reaktörlerinden enerji üretilmektedir.
Füzyon reaktörleri, geleneksel fizyon rektörlerinden çok daha güvenlidirler. Füzyon reaktörlerinde kontrol dışı patlama şansı yoktur ve reaksiyon sona erdiğinde uzun süre muhafaza etmek zorunda kalacağınız bir radyoaktif atık oluşmaz.
Füzyon her bir kg yakıtta, fizyondan 4 kat ve kömürden 10 milyon kat daha fazla enerji açığa çıkarır.
Nasıl bir Yakıt Kullanılır?
İlk jenerasyon füzyon reaktörleri büyük ihtimalle , füzyon reaksiyonu en kolay elde edilebilen, hidrojenin iki farklı şekli döteryum ve trityumu yakıt olarak kullanacak.
Normal hidrojen, bir tane elektronun bir tane proton etrafında döndüğü en küçük atomdur. Döteryum bir nötron ve bir protondan oluşan, hidrojenin daha ağır şeklidir. Trityum ise bir proton ve iki nötrondan oluşan hidrojenin en ağır şeklidir.
Döteryum deniz suyunda çok rahat bulunabilir. Trityumu ise lityumdan elde edebiliriz.
Uzun vadede döteryum–döteryum reaksiyonu elde edebilmek hedefleniyor. Bu dünyanın tüm enerjisinin denizden elde edilebileceği anlamına geliyor.
Daha Önce Füzyon Enerjisi Elde Edilebildi Mi?
1 Kasım 1952 yılında Amerika ilk füzyon bombasını patlattı. Füzyon bombası (aynı zamanda hidrojen bombası olarak bilinir) şimdiye kadar yapılmış en yıkıcı silahtır. Genellikle , fizyon tipi bir atom bombası kullanılarak füzyon reaksiyonu tetiklenir.
Bunu kontrol edilebilir şekilde yapmak çok zordur. Araştırmacılar 70 yıldan daha fazla zamandır farklı füzyon tasarımları yapmayı denediler. Bunların bazıları füzyon reaksiyonu elde etmeyi başardı. Fakat, asıl problem kullanılan enerjiden daha çok enerji ortaya çıkarmak ve bunu yeteri kadar uzun zaman elde etmek. Bunu henüz hiç kimse başaramadı.
Neden Başaramıyoruz?
Burada problem sıcaklıktan kaynaklanıyor. Yakıtı 100 milyon santigrat derece gibi çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtmamız gerekir. Yeryüzünde bunu muhafaza edebilecek kadar sağlam bir materyal yoktur.
Füzyon arkasındaki fizik uzun zamandan beri biliniyor. Füzyonu kullanabilmemiz için mühendisliğin daha çok çalışması gerekiyor.
Soğuk Füzyon Nedir?
Bu fikir, oda sıcaklıklarına yakın sıcaklıklarda çalışan bir füzyon reaktörü oluşturmaktan geliyor. Bilim insanları bundan çok umutlu değiller .
Sonraki Aşama Nedir?
Bütün zorluklara rağmen , füzyon enerjisi elde etmek için büyük ilerlemeler kat edilmiştir. Reaksiyondan elde edilen enerji 30 yıl içerisinde bir milyon kat arttı.Çin ve Almanya son yıllarda bu konuda önemli başarılara imza attılar. 2019 yılında Fransa’da kurulacak tokamak için ise büyük umutlar besleniyor.
ITER fusion research reactor
Kaynak :CosmosMagazine
