İçeriğe geçmek için "Enter"a basın

Füzyon

Füzyon Güneş‘e ve yıldızlara güç veren süreçtir. İki hidrojen atomunun birleşerek veya diğer bir deyişle füzyona uğrayarak helyum atomunu oluşturduğu tepkimedir. Bu süreçte hidrojenin kütlesinin büyük bir kısmı enerjiye dönüşür.

Füzyon sürecinde hidrojen gibi hafif atomlar çok yüksek sıcaklıklarda bir araya gelirler ve böylesi sıcaklıklar da yıldızlarda bulunur. Böylece Dünya‘da yaşamı mümkün kılan enerji de yıldızlarda oluşur. Bu yüksek sıcaklıklarda atomlar iyonize olur, yani maddenin dördüncü hali olan plazma haline dönüşür. 

Plazma, atomdaki negatif yüklü elektronların pozitif yüklü atom çekirdeğinden veya iyonlardan ayrıldığı elektrik yüklü gaz olarak tanımlanabilir. Plazma dünyada nadiren bulunmasına rağmen, evrenin %99’unun plazma halinde olduğu düşünülüyor.

Füzyonu dünyada taklit edebilmek için 150 milyon ºC sıcaklığa ihtiyaç vardır. Bu sıcaklıkta atomlar iyonize olur. Yapması en kolay füzyon tepkimesi iki hidrojen izotopu arasındaki tepkimedir: Suda bulunan döteryum ve lityumla buluşması aracılığıyla oluşan füzyon tepkimesinde oluşan trityum. Döteryum ve trityum çekirdekleri füzyona uğradığında; helyum çekirdeği, nötron ve çok büyük miktarda enerji ortaya çıkar.

Füzyon
Füzyon

Biliminsanları Güneş’ten 10 kat daha fazla sıcaklığa ulaşabilen araçlar tasarladılar. Bu sıcaklığa ulaşabilmesi araçların güçlü ısıtıcıları olmalı ve sıcak parçacıklar aracın duvarlarından uzak tutularak termal kayıp en aza indirilmeli. Bunun içinse parçacıkların kaçmasını önleyecek güçlü manyetik alanlar aracılığıyla bir “manyetik kafes” oluşturulur. Enerji üretimi için bu plazma, füzyonun gerçekleşmesine yetecek kadar süre için bu durumda kalmalıdır.

Tokamak
Tokamak, plazmanın kapalı manyetik alan bölgesi içinde hapsedilmeye çalışıldığı bir plazma tutucu sistemdir. (Görsel: Joint European Torus veya JET)

Bunu yapabilecek en gelişmiş araç ise tokamaktır. Tokamak Rusça’da simit şeklindeki manyetik oda anlamına gelir. Biliminsanları bu cihazlarla on kat daha sıcak gazlar oluşturmayı başardılar. Sadece saniyeler içinde megawattlarca enerji üretilebiliyor. Birleşik Avrupa Torusu (JET) füzyon enerji rekorunu elinde tutan, dünyanın en büyük füzyon cihazıdır. Birleşik Krallık’taki bu cihaz geleceğin teknolojisi olacak füzyon enerjisi için çalışmalar yürütülürken kullanılıyor.

Füzyon enerjisi yanıcı ürünler ve sera gazı üretmediği için çevreyle dosttur. Füzyon nükleer bir süreç olsa da, füzyon tepkimesinin ürünleri (helyum ve nötron) radyoaktif değildir. Düzgün bir tasarıma sahip füzyon enerji santrali güvenlidir ve radyoaktif atık üretmez. Çalışmalar gösteriyor ki füzyondan elde edilecek elektriğin maliyeti günümüzdeki diğer kaynaklardan elde edilenden daha fazla olmayacak.

Füzyon enerjisi her ne kadar heyecan verici ve basit gibi görünse de, detayları zor ve yorucudur. 100 milyon derecedeyken hidrojen plazmasının sıcaklığını korumak ve plazmayı haznede tutabilmek gibi önemli zorluklar vardır. Bugünkü füzyon gelişmelerine ulaşabilmek için çok fazla bilim ve mühendislik gerekti. Ticari uygulamalara geçebilmek için füzyon programları hala deneyler yapıyorlar. Eğer her şey yolunda giderse 2020 yılında insanlar için güvenli, temiz ve sürekli bir enerji kaynağı olarak füzyon enerjisiyle tanışacağız.

Kaynak 1
Kaynak 2