Önümüzde, eğer başarılabilirse, tüm enerji problemini ve dolayısıyla enerjiye bağlı diğer problemlerimizi çözebilecek potansiyel bir enerji var. Bu "füzyon" enerjisi
Füzyon enerjisi, eğer gerçekleşirse, Dünya enerji problemine kesin çözüm olarak görülüyor.
Yüzyılı aşkın bir süredir insanlık, teknolojinin gereksinimlerini sağlamak için fosil yakıtlar kullandı ancak bunun bedeli de ağır oldu. Artık herkes biliyor; fosil yakıtlar, atmosfere karbondioksit salarak iklim değişikliğine yol açmaktadır. Eğer enerji ihtiyacımızı fosil yakıtlarla sürdürmeye devam edecek olursak çok daha ağır bedeller ödemeye de hazır olmalıyız.
Öte yandan yeni enerji arayışları sürüyor. Rüzgar, Güneş ve jeotermalden nükleer enerjiye kadar pek çok enerji kullanıma girdi ama yine de fosil enerji kaynakları önceliklerini kaybetmediler.
Şimdi önümüzde, eğer başarılabilirse, tüm enerji problemini ve dolayısıyla enerjiye bağlı diğer problemlerimizi çözebilecek potansiyel bir enerji var.
Bu "füzyon" enerjisi.
Bu enerjiyi tanıyoruz. Bu Güneş'in merkezinde üretilen, bize yaşam veren ve var olmamızı sağlayan enerji.
Bununla birlikte "füzyon" enerjisini hidrojen bombası olarak adlandırılan termonükleer bombanın temelindeki enerji olduğunu da biliyoruz.
Füzyon enerjisi
Nükleer enerji dediğimizde aklımıza gelen enerji türü "fisyon" olarak adlandırılan atom çekirdeğinin bölünmesi sonucu ortaya çıkan enerjidir. Bu enerji, ağır bir elementin (örneğin uranyum) çekirdeğinin daha hafif olanlara parçalandığında ortaya salınan enerjidir. Aşağıda uranyum çekirdeğinin parçalanması ve beraberinde enerji salınım şeması görülüyor.
Füzyon da bir nükleer enerjidir.
Füzyon, fisyon olayının tersine, daha ağır olanı oluşturmak için iki hafif çekirdeğin (örneğin iki hidrojen çekirdeği) birleşmesi sürecidir ve bu süreçte ortaya çıkan enerji de füzyon enerjisi olarak adlandırılır. Burada temel problem bu birleşmenin olabilmesi için Güneş'te olduğu gibi çok yüksek sıcaklık gerekliliğidir. Aşağıda iki hidrojen çekirdeğinin birleşerek helyum çekirdeği oluşumu ve enerji salınımı şematik olarak yer alıyor.
Füzyon enerjisinin gücünü anlamak için patlayıcıları örnek verebiliriz.
Bildiğiniz gibi geleneksel kimyasal patlayıcılar çok güçlü ve tehlikelidirler. Ancak kimyasal patlayıcıların gücü İkinci Dünya Savaşı'nı sonlandıran fisyon atom bombası ile karşılaştırılamaz. Öte yandan füzyon esasına dayalı hidrojen bombası da klasik atom bombasını gölgede bırakacak ölçüde büyük bir güce sahiptir.
Füzyon enerjisi üreten bir termonükleer bombanın verimi, atom bombasından yüzlerce, hatta binlerce kat daha güçlü olabilir. Patlayıcıların güçlerindeki bu farklılık, onların enerji üretimi potansiyellerini yansıtır.
Füzyon olayı ilk olarak 1934'te gözlemlendi ve araştırmacılar 1950'lerden beri nükleer füzyon problemi üzerinde çalışıyorlar. Kontrollü füzyon enerjisi elde etmek ve kullanılabilir bir enerji kaynağına dönüştürmek tüm araştırmacıların hayali. Ama bu çok kolay değil.
Füzyon, yıldızların içinde gelişen bir süreçtir ve olağanüstü büyük sıcaklıklarda gerçekleşir. Araştırmacıların kontrollü füzyon enerjisi elde etme çabası, laboratuvarda bir mikro yıldız inşa etmek gibi bir şeydir.
Ve NIF araştırmacıları, bunu başardıklarını duyurdular.
NIF (The National Ignition Facility)
5 Aralık 2022'de manşetlere yansıyan haberde, bir dizi güçlü lazer, çok minik bir kum tanesi büyüklüğündeki bir topağı ateşliyor ve bir an için minyatür bir yıldız oluşturuluyor. Aynı hızla yok olan bu mikro yıldız, Güneş'in merkezinde olduğu gibi hidrojen çekirdeklerini çok yüksek sıcaklıkta bir araya getirerek füzyon olayı gerçekleşiyor. Daha önemlisi bu süreçte, lazerler ile verilenden daha fazla enerji üretildiği belirtiliyor.
Bu enerji kazanımıyla, Lawrence Livermore Ulusal Ulusal Ateşleme Tesisi (The National Ignition Facility- NIF) araştırmacıları daha önce hiç başarılamamış olanı başarmış oldular.
Kısaltılmış adıyla NIF, ABD Enerji Bakanlığı'nın termonükleer patlamaları incelemek ve nükleer füzyon yoluyla enerji eldesi ve kullanımına yönelik araştırmalar yapmak üzere tasarlanmış bir system.
NIF'in deneylerde füzyon enerji çıktısını artırmış olması Ağustos 2021'in de önemli bir haberiydi. Ancak NIF bilim insanları, deneyi tekrarlayarak aynı sonuca ulaşamamışlardı.
Bilim insanları deneysel tasarımı yeniden gözden geçirdiler. Emeklerinin karşılığı geldi ve 5 Aralık 2022'de başarılı bir sonuç elde ettiklerini duyurdular. Bilim insanlarının 3,15 megajoule enerji kazancıyla ilk bilimsel kontrollü füzyon deneyini gerçekleştirdikleri bilgisi bilim çevrelerinde heyecan yarattı.
Bazı kaynaklar bu başarıyı bilimde bir dönüm noktası olarak tanımlarken, bazıları da olaya çok daha temkinli yaklaştılar.
Peki gerçek nedir?
Öncelikle laboratuvar ölçeğinde elde edilen bu sonucun önemli bir başarı olduğunu söyleyelim. Füzyon olayının, lazerlerin sağladığından daha fazla enerji ürettiği doğrudur. Ancak, lazerler yoluyla sağlanan enerji toplam enerjinin yalnızca bir bölümüdür. Bu deneyde diğer ekipmanlara güç sağlamak için kullanılan enerji hesaba katıldığında elde edilen net enerji, kullanılan toplam enerjinin yanında daha az olmaktadır.
Bu sonuç şimdilik teknolojik bir değer taşımasa da bilimsel açıdan büyük bir başarı olarak değerlendiriliyor.
Dünya çapında farklı yaklaşımlar kullanarak füzyon elde etmeye çalışan başka deney tasarımları da bulunuyor. Bu sonuç, enerji uygulamalarına odaklanan diğer programlar için de motive edici bir adım olacaktır.
Örneğin; Çin, Avrupa Birliği, Birleşik Krallık, Hindistan, Japonya, Güney Kore, Rusya ve Amerika Birleşik Devletleri ortak girişimi olan ve kendi kendini sürdürülebilir kılan bir füzyon reaksiyonları oluşturmayı amaçlayan ITER projesi farklı bir yöntemle amacına ulaşmayı hedefliyor. Proje maliyeti 22 milyar ABD Doları.
Ancak, teknik zorluklar aşılmış değil. Araştırmacılar, bu son başarıya rağmen hedefe ulaşmak için çok uzun bir yol olduğu konusunda uyarıyorlar.
Füzyon, kuşkusuz Dünya için umut verici bir enerji kaynağı ve insanlık geleceği için onu başarmak zorunda. Bazı ülkeler bunun farkında ve laboratuvar ölçeğinde yapılan araştırmalarla sürece katkı vermeye çalışıyorlar.
Füzyon enerjisine odaklanan laboratuvar deneylerinde her minik detay, füzyon enerjisine giden yolda kesinlikle çok değerli.
Zaten her teknolojik sıçrama veya buluş önce laboratuvarlarda can bulmadı mı?
Gönder