Nükleer Füzyon Gücü: Geleceğin temiz enerji santrallerinin anahtarı.
Nükleer füzyon gelecekte dünyaya dev boyutlarda temiz enerji sağlayabilir. Nükleer füzyonda helyum çekirdekleri birleştirilerek yeni bir çekirdek oluşturmaya zorlanıyor. İki çekirdeğin atomik kütlesinden ortaya çıkan yeni bir çekirdeğin atomik kütlesinden daha büyük olduğun için arta kalan kütle enerjiye dönüşüyor.
Nükleer füzyon aşamalıdır. Önce iki protonun çarpışmasıyla başlar. Bu çarpışma sırasında protonlardan biri, bir pozitron (artı yüklü elektron) ve bir de nötrino (yüksüz bir elektron) açığa çıkarır. Bu iki parçacık eksik olunca proton, nötrona dönüşür. Çekirdek çiftiyse hidrojenin daha ağır bir izotopu olan döteryumu meydana getirir.
Bir sonraki aşama, bu döteryuma bir başka protonun çarpmasıdır. Bu füzyon sırasında bir gama radyasyonu patlaması olur ve açığa helyumun daha hafif bir versiyonu olan helyum 3 atomu çıkar. İki proton ve bir nötron taşıyan bu atom, füzyon sürecinin son aşamasına hazırdır.
İki adet helyum3 atomu çarpışıp kaynaşınca bu defa ortaya bir alfa parçacığı (helyum 4) çıkar. Bu parçacık da iki proton ve iki nötron içerir (tıpkı normal bir helyum çekirdeği gibi). Geriye kalan iki protonsa fırlayıp gider ve tekrar aynı döngüye girer.
Temiz ve güvenli bir enerji kaynağı. Ancak nükleer füzyonun önünde bir engel var: Sıcaklık. Çekirdek parçaları birbirlerine büyük bir güçle bağlı, onları elektromanyetik güçlerle ayırmaya çalışıyoruz. Protonlar birbirine yakınlaşınca elektromanyetik güç onları birbirinden uzaklaştırıyor. Buna Coulomb Bariyeri adı veriliyor. Bu bariyeri aşmak ve çekirdekleri birbirine kaynaştırmak için 40 milyon derece ısıya ihtiyaç var.
Güneş’in sıcaklığı ve basıncı öyle yüksek ve hidrojen atomları öyle hızlı hareket ediyor ki bu, füzyona yol açarak hidrojen atomlarını helyuma dönüştürüyor. Bu astronomik boyutlardaki ısı ABD’deki Sandia National Laboratories tarafından geliştirilen Z Makinesi ile elde edilebiliyor. Z Makinesi elektrikle radyasyon üretiyor ve ısıyı 2 milyar dereceye kadar çıkarabiliyor.
Füzyonun Zorluğu
Nükleer füzyon araştırmaları bundan yıllar önce başladığında ticari uygulamaya 30 ila 40 yılda ulaşılacağı düşünülüyordu. İyi ama neden hala nükleer füzyonla çalışan santralimiz yok? Bizi bundan alıkoyan nedir?
Ne yazık ki güçlükler bir değil, birden çok. Ama en önemlilerinden biri, füzyon için gereken çok yüksek ısı ve yine bunun için gereken enerji miktarı. Deneysel füzyon reaktörleri yıllardır var ama bunlar ürettiklerinden fazla enerji harcıyorlar. 2014’te ABD’de Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarında bir reaktör, tükettiğinin 1,7 katını üreterek büyük başarıya imza attı. Fakat bu küçük ölçekli bir reaktördü ve daha büyüğü yapılmaya çalışılınca güçlükler üst üste biniyor.
2035 için planlanan ITER füzyon reaktöründe amaçlanan, sadece 50 megawatt harcayarak 500 megawatt güç üretmek.
Kaynak: How It Works