Bilim İnsanları Kendi Isısıyla Yanan Plazma Oluşturdu

Bilim insanları ve mühendisler, kendi nükleer füzyon reaksiyonlarının ısısıyla kendini sürdüren bir yanan plazma oluşturmayı başardılar.

Lawrence Livermoore Ulusal Laboratuvarı'ndaki bilim insanları kısa süreliğine de olsa bir laboratuvarda yanan plazma elde ettiler. Bu, işlevsel füzyon enerjisinden yararlanma yolunda önemli bir adım.

Araştırmacılar, büyük boyuttaki bir hidrojen izotopunu Güneş'in tam merkezindeki sıcaklığın birçok katına kadar ısıtmak için kullandılar. Böylece laboratuvarın Ulusal Ateşleme Tesisinde (NIF) dünyanın en enerjik lazerinden faydalandılar. Bu, hidrojendeki füzyon sürecini tetiklemek için gerekli basıncı meydana getirdi. Daha sonra malzemeyi diğer ısı kaynaklarının yardımı olmadan bir megajoule'ün (bir ölçü birimi) önemli bir kısmı ile kendini ısıttı.

Araştırma, Nature dergisinde  Lawrence Livermoore Ulusal Laboratuvarı'ndaki fizikçi Alex Zylstra ve Omar Hurricane tarafından kaleme alınan bir makale ile yayımlandı.  Zylstra, elde ettikleri verilerle ilgili "Yanan bir plazma, füzyon reaksiyonlarının yakıtı, yanmayı başlatmak için yaptığımız ilk ısıtmadan daha fazla ısıttığı bir plazmadır. Bu durumu ilk olarak, bu makalede bildirildiği üzere Kasım 2020 ile Şubat 2021 arasında yürütülen deneylerde ürettik; bu deneyler 0,17 megajoule kadar füzyon enerjisi üretti." açıklamalarında bulundu.

Kendi Kendini İdame Ettirecek Güçlü Bir Füzyon Reaksiyonu Yaratmak

Bu çalışmanın nihai amacı ve Ulusal Ateşleme Tesisi sahasının nedeni, kendi kendini idame ettirecek kadar güçlü bir füzyon reaksiyonu yaratmaktır. İki hidrojen atomunun bir araya getirildiği ve büyük miktarda enerji açığa çıkardığı füzyonu başlatmak için muazzam miktarda dış enerji gerekir. Ve gerçekten bir yakıt olarak çalışması için, füzyonun ilk füzyon kıvılcımını tetiklemek için kullanılandan daha fazla enerji salması gerekir. 

Kıvılcım yandığında, her füzyon reaksiyonu, süreci devam ettirmek için yeterli enerjiyi üretmektedir. Komşu hidrojen atomlarında füzyonu indükler ve bu da katlanarak büyüyen bir şekilde enerjiyi serbest bırakır.

Yanan plazma tarafından üretilen, bu kendi kendini sürdüren ısı, 10 katrilyon watt enerji ürettiği rekor kıran bir enerji çıkışı üretmesini sağladı. Mühendisler bu veriyi, geçen Ağustos ayında Lawrence Livermoore Ulusal Laboratuvarı'ndaki Ulusal Ateşleme Tesisindeki bir füzyon deneyi ile elde etti. 

Bu 0.17 megajoule patlaması, sürekli nükleer füzyonu ateşlemek için gerekenin %10'u bile değil. Ancak Lawrence Livermoore Ulusal Laboratuvarındakiler lazerlerinin başlaması gerekenden yüzde 10 daha fazla enerjiye sahipler.

Zylstra, "Bu önemli çünkü artık füzyonun kendi kendini ısıtmasından daha fazla iyileştirme ile üretilen enerji miktarını önemli ölçüde artırmak için kullanabileceğimiz anlamına geliyor ve bu, Ağustos 2021'de 1.3 megajul enerji üreten sonraki bir deneyde gösterildi." açıklamalarında bulundu. Zylstra, aynı zamanda konuyla ilgili "Ateşleme, yanan bir plazmadan daha zor olan bir kilometre taşıdır; bu, füzyonun kendi kendine ısınmasının, yakıtın enerji kaybetmesine neden olan fiziksel mekanizmalara güç kattığı zamandır." ifadelerini kullandı.

Bu arada, tüm bunlar geride herhangi bir radyoaktif atık bırakmadan oluşur. Ve bu sürecin tek yan ürünü de aslında küresel olarak kıt olan helyumdur. Esasen bakıldığında bu sürecin yan ürünü bile oldukça kıymetli bir üründür.

Nükleer Füzyonun Dünyaya Güç Vermesi Biraz Zaman Alacak

Lawrence Livermoore Ulusal Laboratuvarındaki on yıldan daha fazla araştırmaya rağmen, nükleer füzyonun dünyaya güç vermesi biraz zaman alacak.

Zylstra, "Füzyon ateşlemesinin bilimsel bir gösterimi, belki de Wright kardeşin uçağıyla karşılaştırılabilir. Fakat bu başarıdan kıtalararası uçuş için bilet alabileceğiniz modern bir jet uçağına geçmek hala çok zor." dedi.

Şu anda, araştırmacılar daha çok kavram kanıtı aşamasındalar. Onlar hala faydalı nükleer füzyonun mümkün olup olmadığını belirlemeye çalışıyor. 

Tüm bu adımlar doğrulandıktan sonra, bu yeni teknolojiden en iyi şekilde nasıl yararlanılacağını bulmak diğer bilim insanlarına ve mühendislere kalmış olacak. Eğer istenildiği gibi nükleer füzyon dünyaya güç verirse bu araştırma hayatımızı değiştirecek gibi görünüyor.