Güneşte her an doğal olarak gerçekleşen tepkimeler sonucu oluşan füzyon enerjisi, iki parçacığın birleşmesi sonucunda ortaya çıkar. "Dünya"da ve "Evren"de en çok bulunan maddelerden biri olan "Hidrojen" bu enerji tepkimelerinin en önemli parçasıdır. Füzyon enerjisinin kullanımı çok büyük miktarda güç sağlar ve çevreye de zararlı bir etkisi yoktur.


1900’lü yılların başlarında füzyon enerjisi kullanımının enerji elde etmede çok etkili bir yol olduğu anlaşılmıştı. Ancak bilim adamları bu işlemin kolay olduğu kanısına kapılma hatasına düştüler. 1930’lu yıllarda füzyon enerjisi üretimiyle ilgili deneylere başlansa da 1968’e kadar büyük bir gelişme olmadı. Bu yılda ise füzyon işleminin başlaması için gereken 3 önemli şarttan ikisi başarılmış oldu.

Deneylerde kullanılan tokamak adlı cihaz "Güneş"teki kadar yüksek sıcaklardaki plazmayı manyetik alan içerisinde tutulmasını sağlayan bir sistemdir. Tokamak termonükleer araştırmaların önemli bir parçası olmuştur ve günümüzde de düzgün çalışan bir füzyon reaktörü üretimi sürecinde kullanılmaktadır.



Tokamak vakum odasına gaz pompalar. Sonrasında elektrik halka şeklindeki tokamağın içinden geçecek şekilde itilir. Gaz çok büyük bir yükle yüklenir ve ısınmaya başlar ancak cihazı çevreleyen büyük manyetik bobinlerin ürettiği yoğun manyetik alan tarafından hapsedilir.

Füzyon reaksiyonun başlaması için gereken 3 şart ise yüksek enerjili çarpışmaların tetiklenmesi için çok yüksek sıcaklık, çarpışmaların gerçekleşme ihtimalinin yüksek olması için yeterli plazma parçacığı ve sınırlı bir alanda patlama eğilimi olan plazmayı tutmak için yeterli zaman olmasıdır. Ancak bu 3 şart sağlandığında füzyon reaksiyonu başlayabilmektedir.


Ürün olarak radyoaktif bir maddenin ortaya çıktığı fisyon reaksiyonlarının aksine yakıt olarak hidrojen kullanılarak, ısı formunda çok yüksek enerjinin açığa çıktığı füzyon reaksiyonlarında neredeyse hiç radyoaktif madde üretilmez. Reaktörlerde hidrojenin iki radyoaktif izotopu olan döteryum ile trityum birleşerek helyumu oluşturur. Bu süreçte açığa çıkan yüksek enerjili nötron bir sonraki reaksiyonu başlatmak için kullanılır. Böylece kendi kendine devam eden bu süreci başlatmak için döngü mekanizması oluşturulabilir.

Füzyon reaktörü inşa edilirken karşılaşılan en önemli sorunlardan biri Dünya’nın çekirdeğinden 6 kat daha büyük bir sıcaklıktaki (100 milyon derece) plazmanın hem sıcaklığı hem de basıncına dayanabilen bir cihaz geliştirmektir. Bilim adamları tokamak ile 50 milyon dereceye ulaşırken yapılan deney sadece 102 saniye sürmüştü.

Güç üretebilmek için bilim adamları plazmanın kritik noktasına ulaşmak zorundadır. Kritik nokta füzyon cihazının reaksiyonların başlaması için kullanılan enerjinin üzerinde enerji üretmeye başladığı noktadır. Şimdiye kadar yapılmış en başarılı deneyde bilim adamları giriş gücünün %70’i kadar enerji ürettiler. Ancak günümüzde uluslararası işbirliğiyle kendi kendini devam ettiren ve kritik noktayı aşan bir füzyon reaktörü kurma amacıyla ITER adlı proje başlatıldı.
 

Kritik noktayı geçmesi planlanan termonükleer reaktör, gelişim aşamasında ve 21. yüzyılda enerji üretiminde devrim niteliği taşımaktadır. İstenildiği gibi çalıştığı takdirde 50 MW tüketip 500 MW enerji üretebilecek. 42 hektarlık alana yayılan dünyanın en büyük füzyon enerjisi tesisinde hacim olarak kendisine en yakın örneğinden 8 kat daha büyük bir tokamak inşa edilecek.



Plazma yarıçapı 6.2 metre ve plazma hacmi 840 m³ ile dünyanın en büyük tokamağının etrafında devasa manyetik bobinler yer alacak ve 150 milyon dereceye yaklaşan sıcaklıklara ulaşılacak. Diğer tüm tokamaklar gibi yoğun manyetik alan içerisindeki gaz yüklendikten sonra çok büyük miktarda elektrik gazı iterek iyonlaştıracak ve elektronlar çekirdekten uzaklaştırılacak. Böylece plazmalar oluşacak.
 

►İlginizi Çekebilir: Nükleer Reaktörler ve Çevre Kirliliği

Plazma parçacıkları artan yoğunluklarda çarpıştıkça enerjileri artacak. Yardımcı ısıtma yöntemleriyle sıcaklık 150-200 milyon derecelere kadar çıkacak. Yüksek enerjili parçacıklar doğal elektromanyetik tepkinin üstesinden gelip birleşerek enerji üretebilecek.


Videoyu izleyerek ITER ile ilgili daha fazla bilgi sahibi olabilirsiniz.




Kaynak:

►interestingengineering