Artık gerçek bir füzyon enerjisi buluşumuz var.

Dünyanın en güçlü lazerine ev sahipliği yapan California, Livermore’daki Ulusal Ateşleme Tesisi’ndeki araştırmacılar Salı günü füzyon gücü arayışlarında kritik eşiği geçtiklerini duyurdular: reaksiyondan koyduklarından daha fazla enerji elde etmek.

Bu, 1) muazzam bir bilimsel ilerleme ve 2) güneşe güç veren reaksiyon olan füzyonu bol miktarda temiz enerjinin uygulanabilir bir kaynağı olarak kullanmaktan hala çok, çok (uzun) bir yol. National’da savunma programları yönetici yardımcısı Marvin Adams, 5 Aralık’ta ekip, küçük bir yakıt peletine 192 lazer ışını ateşledi ve lazerlerin koyduğundan biraz daha fazla enerji üretti, “yaklaşık 2 megajul giriş, yaklaşık 3 megajul çıkış” Nükleer Güvenlik İdaresi, Salı günü düzenlediği basın toplantısında.

Füzyonu elektrik şebekesi için gerçekten elektrik üretebilecek bir şey yapmak için, ateşleme bitiş çizgisini öylece aşamaz; onu geçmek zorundadır. Bu duyuru, önemli bir artımlı ilerlemedir, ancak atılım, pratik kullanım için yeterince ileri gitmez. NIF’in kendisi bir araştırma laboratuvarı olduğundan, teknolojisinin güç üretmesi amaçlanmamıştır. Bu nedenle, bu yeni yaklaşımı kullanmak için bir füzyon reaktörü tasarlamak, başlı başına bir mühendislik mücadelesi olacaktır.

NIF, ABD Enerji Bakanlığı tarafından işletilen Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nın bir parçasıdır. Enerji Bakanı Jennifer Granholm Salı günü yaptığı açıklamada, “Amerika’nın liderliği böyle görünüyor ve biz daha yeni başlıyoruz” dedi.

Financial Times ilk olarak Pazar günü bir füzyon atılımı duyurusunun çok yakında olduğunu açıkladı.

Nükleer füzyon, hidrojen ve helyum gibi küçük atomların çekirdeklerinin çarpıştığı ve birbirine yapışarak, teoride elektrik üretmek için kullanılabilecek muazzam ısı ürettiği reaksiyonu ifade eder. Bu, uranyum gibi büyük atomların parçalandığı geleneksel nükleer santrallerde kullanılan fisyon reaksiyonunun tersidir. Füzyon için sorun, çekirdeklerin pozitif yüklü olması ve dolayısıyla birbirlerini itmeleridir. Muhalefetlerinin üstesinden gelmelerini sağlamak için, onları sınırlı bir alanda gerçekten çok hızlı hareket ettirmeli ve plazma olarak bilinen yüksek enerjili bir madde hali yaratmalısınız.

Bilim adamları bunu yapmak için onlarca yıldır mücadele ettiler. İki ana yaklaşım vardır: Birincisi, NIF’in stratejisi olan, küçük bir yakıt topağının güçlü lazerlerle sıkıştırılmasıdır. Diğeri ise plazmayı güneşten daha yüksek sıcaklıklara kadar ısıtmak ve onu mıknatıslarla tutmaktır. Şu anda güney Fransa’da yapım aşamasında olan dünyanın en büyük füzyon projesi olan ITER, tepkiyi bu şekilde üretecek.

Güneş ve diğer yıldızlar, milyonlarca mil öteden deneyimleyebileceğimiz ışık ve ısıyı üreten füzyon reaksiyonları oluşturmak için atomları hızlandıran ve sınırlayan muazzam yerçekimi oluşturmak için yeterli maddeye sahip oldukları için bunu başarabilirler.

Burada, Dünya’da insanlık aslında 1952’den beri termonükleer silahlarda füzyon üretmeyi biliyor. Bilim adamları laboratuvarlarda da füzyon üretebildiler, ancak yalnızca aralıklı olarak ve büyük bir enerji harcamasıyla: Bir kibrit yakmak için kaynak makinesi kullandığınızı hayal edin. Füzyon arayışındaki yavaş ilerleme, onu yeterli araştırma fonu elde etme mücadelesine dönüştürdü ve bu da ilerlemeyi engelledi.

1997’de Ulusal Bilimler Akademisi, NIF’de füzyon için kale direği olarak ateşlemeyi kurdu. Ateşlemeyi, yakıt hedefinden ona çarpan lazer enerjisi miktarından daha fazla enerji anlamına gelen “birlikten daha büyük kazanç” olarak tanımladı.

Aylardır, NIF’deki bilim adamları kışkırtıcı bir şekilde yakınlaştılar. Yaklaşık bir yıl önce, oraya giden yolun yaklaşık yüzde 70’ini aldıklarını söylediler. NIF’de bir plazma fizikçisi olan Tammy Ma, Ocak 2022’de Vox’a “Ateşleme eşiğindeyiz” dedi.

Şimdi o çizgiyi aştılar.

Michigan Üniversitesi’nde bir plazma fizikçisi olan Carolyn Kuranz, bir e-postada, “Bu sonuç, laboratuvarda füzyon ateşlemesini başardıklarına dair hiçbir soru bırakmadan bu işareti açıkça aşıyor” dedi.

California Los Angeles Üniversitesi’nden bir plazma fizikçisi olan Troy Carter, NIF’in büyük bir atılım gerçekleştirmesine karşın, hâlâ gerekenin altında olduğunu açıkladı. Ulusal Bilimler Akademisi’nin işaret ettiği gibi, anahtar ölçü, “Q” olarak da adlandırılan füzyon enerjisi kazanç faktörüdür. Bu, bir füzyon reaksiyonunu başlatmak ve sürdürmek için kullanılan gücün üretilen güce oranıdır. 1’lik bir kazanç, reaksiyonun eşit olduğu anlamına gelir. NIF’deki son duyuru, kabaca 1,5’lik bir kazanç gösteriyor, bu da reaksiyonun enerji pozitif hale geldiği anlamına geliyor.

Ancak bu, yalnızca enerji girişini, yakıt hedefini vuran lazer enerjisine dar bir şekilde tanımlarsanız olur. Lazeri şarj etmek ve ateşlemek için gereken toplam enerji miktarını, yaklaşık 300 megajoule hesaplarsanız, son sonuçlar hala çok kısadır. Füzyondan lazerin elektrik şebekesinden ihtiyaç duyduğundan daha fazla enerji üretmek için 100 veya daha fazla kazanca ihtiyacınız olacaktır.

Diğer bir sınırlama, NIF’in günde yalnızca birkaç lazer atışı yapabilmesi ve gereken elektrik miktarının bazen laboratuvarda elektrik kesintilerine neden olabilmesidir. Gerçek bir füzyon reaktörünü çalıştırmak için saniyede yaklaşık 10 atış yapmanız gerekir.

Yakıtın kendisi de daha verimli yanabilir. Carter bir e-postada, “NIF atışı, kapsüldeki yakıtın yalnızca küçük bir kısmını yaktı,” dedi. “Daha fazla yakıt yakmanın bir yolunu bulabilirseniz, kazanç önemli ölçüde artar.”

Bu, atomları sıkıştırmaya yönelik daha fazla lazer enerjisi elde etmek için küçük yakıt topaklarının ince ayarını içerecektir.

Lazere gelince, NIF iyileştirme için çok yeri olan eski bir teknoloji kullanıyor. Lazerler, elektriği lazer ışığına dönüştürme açısından yalnızca yaklaşık yüzde 1 verimliyken, daha modern tasarımlar yüzde 20 verimli olabilir. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı direktörü Kim Budil bir basın toplantısında “NIF, 1980’lerin lazer teknolojisi üzerine inşa edilmiştir” dedi.

Yine de ateşlemeyi başarmak kritik bir dönüm noktası ve bilim insanlarının doğru yolda olduğunun önemli bir işareti. Carter, “iklim değişikliğini etkileme umuduyla, füzyon enerjisini olabildiğince çabuk geliştirmek ve dağıtmak için agresif bir baskı için daha fazla gerekçe sağlıyor!”

Bu hikaye aynı zamanda Recode haber bülteninde de yayınlandı. buradan kaydolun böylece bir sonrakini kaçırmazsın!