Nükleer füzyon araştırmacıları tarihi enerji kilometre taşına ulaştı


Ulusal Ateşleme Tesisi

Kaliforniya’daki Ulusal Ateşleme Tesisi

Damien Jemison

Araştırmacılar, Dünya’da ilk kez kontrollü bir füzyon reaksiyonunun çalışması için gerekenden daha fazla güç ürettiğini doğruladı. Deney, ticari füzyon gücüne yönelik büyük bir adım, ancak uzmanlar, verimliliği artırmak ve maliyeti azaltmak için hala çok büyük bir mühendislik çabası gerektiğini söylüyor.

California’daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki (LLNL) deneyin söylentileri 11 Aralık’ta ortaya çıktı, ancak haber bugün bir basın toplantısıyla resmen duyuruldu. 5 Aralık’ta yapılan bir deneyde, laboratuvarın Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF) füzyon reaktörü, 2,05 megajul lazer güç çıkışından 3,15 megajul güç çıkışı üretti – yaklaşık yüzde 150’lik bir kazanç. Bununla birlikte, ilk etapta lazerlere güç sağlamak için elektrik şebekesinden çekilen yaklaşık 300 megajoule ile bu, çok daha ağır basmaktadır.

Uygulanabilir nükleer füzyon elde etmeyi amaçlayan iki ana araştırma yaklaşımı vardır. Biri plazmayı tutmak için manyetik alanları kullanırken, diğeri lazerleri kullanır. NIF, hidrojen yakıtı içeren küçük bir kapsülün lazerlerle püskürtülerek ısınmasına ve hızla genişlemesine neden olduğu, atalet hapsi füzyonu (ICF) olarak bilinen ikinci yaklaşımı kullanır.

Bu, yakıtı sıkıştırarak içe doğru eşit ve zıt bir reaksiyon oluşturur. Hidrojen atomlarının çekirdekleri daha sonra birleşerek daha ağır elementler oluşturur ve kütlelerinin bir kısmı tıpkı güneşte olduğu gibi enerji olarak salınır.

Şimdiye kadar, tüm füzyon deneyleri ürettiklerinden daha fazla enerji girdisi gerektirdi. NIF’in bu yıl Ağustos ayında onaylanan önceki rekoru, lazerlerinden gelen enerji girişinin yüzde 72’sine eşdeğer bir çıktı üretti. Bugünkü duyuru, araştırmacıların kritik başabaş noktasına ulaşmakla kalmayıp onu aştığını doğruluyor – her ne kadar lazerlere güç sağlamak için gereken enerjiyi görmezden gelseniz de. Basın toplantısı sırasında LLNL’den Jean-Michel Di-Nicola, NIF’in saniyenin yalnızca birkaç milyarda biri için elde ettiği en yüksek güçte lazerlerin 500 trilyon watt çektiğini ve bunun tüm ABD ulusal şebekesinin ürettiğinden daha fazla güç olduğunu söyledi. .

Beyaz Saray Bilim ve Teknoloji Ofisi’nin politika direktörü Arati Prabhakar, dönüm noktasına ulaşmanın “azimle neler başarılabileceğinin muazzam bir örneği” olduğunu ve sonuçların uygulanabilir füzyon gücünü bir adım daha yaklaştırdığını söyledi.

“Sadece bir nesil değil, bu hedefe ulaşmak için nesiller boyu süren insanlar aldı. Araştırmayı ilerletme, karmaşık mühendislik sistemlerini inşa etme, her iki tarafın da birbirinden öğrenme ikiliği – gerçekten büyük zor şeyleri böyle yapıyoruz, bu sadece güzel bir örnek” dedi.

Jeremy Chittenden Imperial College London’dan bir araştırmacı, deneyin füzyon araştırmaları için tarihi bir an olduğunu söylüyor. Chittenden, “Bu, füzyon topluluğundaki herkesin 70 yıldır ulaşmaya çalıştığı bir kilometre taşı” diyor. “Bu, ICF için yaklaşık 50 yıldır denediğimiz yaklaşımın önemli bir kanıtı. Bu çok önemli.”

Füzyon yatırımlarının çoğu şu anda alternatif manyetik sınırlama yaklaşımına, özellikle de tokamak adı verilen bir reaktör tasarımına aktarılıyor. İngiltere, Oxford yakınlarındaki Ortak Avrupa Torus (JET) reaktörü 1983’te faaliyete geçti. Çalışırken, güneş sistemindeki en sıcak noktadır ve 150 milyon°C’ye (270 milyon°F) ulaşır. Bu yılın başlarında JET, 5 saniye boyunca bir reaksiyon sürdürdü ve 59 megajoule’lük rekor bir ısı enerjisi üretti.

Daha büyük ve daha modern bir alternatif olan Fransa’daki Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör (ITER) tamamlanmak üzere ve ilk deneyleri 2025’te başlayacak. Aynı tasarımı kullanan başka bir reaktör olan Kore Süper İletken Tokamak İleri Araştırma (KSTAR) cihazı, son zamanlarda 100 milyon °C’yi aşan sıcaklıklarda 30 saniye boyunca bir reaksiyon sürdürmeyi başardı.

LLNL direktörü Kim Budil basın toplantısında, deney ile duyuru arasındaki gecikmenin, verileri hakemli olarak incelemek için üçüncü taraf uzmanlardan oluşan bir ekibin getirilmesinden kaynaklandığını söyledi. Artık bunun doğrulandığını, lazer tabanlı bir elektrik santralinin “birkaç on yıl” içinde inşa edilebileceğini, ancak tokamak reaktör teknolojisinin daha olgun olduğunu söyledi.

“Sadece bilimde değil, teknolojide de çok önemli engeller var” dedi. “Bu, bir kez tutuşan bir kapsül ve ticari füzyon enerjisini gerçekleştirmek için birçok şey yapmanız gerekiyor; Dakikada birçok füzyon ateşlemesi üretebilmelisiniz ve sağlam bir ateşleme sistemine sahip olmalısınız. [laser] Bunu sağlamak için sürücüler.”

Şu anda, NIF son derece kısa bir süre için çalıştırılabilir, ardından bir kez daha açılabilmesi için bileşenlerini soğutmak için birkaç saat harcaması gerekir. Chittenden, yeni ticari girişimler tarafından denenen yaklaşımların daha iyi bir yol olabileceğini söylüyor.

Chittenden, “Bunu inşa etmesi milyarlarca dolar ve geliştirmesi onlarca yıl alan devasa ölçekli projeler aracılığıyla yapmaya devam edersek, füzyonun iklim değişikliği üzerinde bir etkisi olması için çok geç ortaya çıkması pekala mümkün olabilir” diyor. “Gerçekten yapmamız gerektiğine inandığım şey, yaklaşım çeşitliliğini artırmaya odaklanmak, böylece daha düşük etki maliyetine ve daha hızlı geri dönüşe sahip bir şey bulmaya çalışabiliriz, böylece 10 veya 15’te bir şeyler elde edebiliriz. yıllarca.”

Pratik reaktör tasarımları üzerinde çalışan mühendisler için paha biçilmez veriler sağlamanın yanı sıra Chittenden, NIF’in sonuçlarının fizikte başka ilerlemelere yol açabileceğini, çünkü reaksiyonların güneşimizden daha yoğun ve hızlı göründüğünü ve daha çok bir süpernovada meydana gelenlere benzediğini söylüyor. “Laboratuvarda daha önce hiç ulaşamadığımız aşırı basınç, yoğunluk ve sıcaklıklardayız” diyor. “Bunlar, evrendeki maddenin en uç hallerinde neler olup bittiğini incelememizi sağlayan süreçler.”

Gianluca Sarri Queen’s University Belfast, bulguların tüm bu füzyon araştırmacılarının füzyondan enerji çıkarmanın mümkün olduğu bilgisinden emin olarak devam etmelerini sağlayacağını söylüyor.

“Şimdi sadece ve ben tırnak içinde ‘sadece’ diyorum, iyileştirme ve teknik ayarlamalar meselesi. Açıkçası yarın olmayacak çünkü teknik sorunlar var. Hala bir reaktörden uzaktayız. Ama doğru yoldayız” diyor. “Temiz enerji açısından bu [fusion research] kesinlikle en iddialı rota, ancak sonunda en ödüllendirici olacak çünkü kilidini açabileceğiniz enerji miktarı potansiyel olarak sınırsız.

Sarri, ilk çalışan reaktörlerin tokamak cihazları olacağı yönünde bir sezgiye sahip olduğunu, ancak ICF araştırmasının hâlâ hayati bir rol oynadığını söylüyor. “İki yol da devam etmeli çünkü birbirlerini bilgilendiriyorlar. İki program arasında çok fazla bilgi alışverişi var” diyor. “Çalışma biçimleri konsept olarak benzer.”

Bu konularda daha fazlası:



Kaynak : https://www.newscientist.com/article/2350965-nuclear-fusion-researchers-have-achieved-historic-energy-milestone/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir