Bağlamda Nükleer Füzyon Atılımı

Geçen ay Kaliforniya'daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LLNL) Ulusal Ateşleme Tesisi açıkladı Nükleer füzyon araştırmalarında önemli bir atılım. O zamandan beri birçok kişi bana bu atılımın gerçekte ne anlama geldiğini sordu.

Öncelikle nükleer füzyonun bazı temellerini tartışalım. Günümüzün nükleer enerji santralleri, uranyum-235 gibi ağır bir izotopun iki küçük izotopa bölünmesi olan nükleer fisyona dayanmaktadır. (İzotoplar bir elementin sadece farklı formlarıdır).

Basit bir ifadeyle nükleer fisyon, izotopun merkezine küçük bir merminin atılması gibidir, bu da onun kararsız hale gelmesine ve bölünmesine neden olur. Bölündüğünde muazzam miktarda enerji açığa çıkarır (kütle ve enerji, Einstein'ın ünlü E = Mc denklemiyle ilişkilidir).²). Bu enerji daha sonra elektriğe dönüştürülebilir.

Ancak nükleer fisyona yönelik başlıca itirazlardan biri, fisyonun yan ürünlerinin oldukça radyoaktif olması ve çoğunun uzun ömürlü olmasıdır. Başka bir deyişle, doğru şekilde kullanılmadığı takdirde hayati tehlike oluştururlar. Bazılarının nükleer enerjiye karşı çıkmasının nedeni bu radyoaktif yan ürünlerdir.

Güneşimiz gibi yıldızların gücünün kaynağı olan nükleer füzyon ise farklıdır. Füzyonla, daha küçük izotopları daha büyük izotoplar oluşturmaya zorlarsınız. Tipik olarak bu, helyum oluşturmak için hidrojen izotoplarının (en küçük element) birleştirilmesini içerir. Bu reaksiyon, fisyon reaksiyonundan daha fazla enerji açığa çıkarır, ancak daha da önemlisi, herhangi bir uzun vadeli radyoaktif yan ürün üretmez. Nükleer füzyona genellikle enerji üretiminin “kutsal kâsesi” denmesinin nedeni budur.

Peki sorun ne? Bu küçük hidrojen izotopları kaynaşmaya karşı oldukça dirençlidir. Onları kaynaşmaya zorlamak için muazzam basınç ve yüksek sıcaklıklar (güneşte olduğu gibi) gerekir. Bu, nispeten kolay bir şekilde gerçekleşen nükleer fisyondan çok farklı. Bu nedenle, nükleer silahlarda füzyon sağlanabilse de, araştırmacılar enerji üretimi için kullanılabilecek kontrollü bir füzyon reaksiyonu oluşturmak için onlarca yıl harcadılar.

Yıllar geçtikçe birçok “atılım” duyuruldu. Geçen ay açıklanan şey, ilk kez bilim adamlarının füzyon sürecinden harcamaları gerekenden daha fazla enerji elde ettikleriydi. Füzyonu başaran önceki çabalar, füzyon reaksiyonunun ürettiğinden daha fazla enerji girdisi gerektiriyordu.

Dolayısıyla bu önemli bir atılım anlamına geliyor. Peki ticari füzyon reaktörleri geliştirmeye ne kadar yakınız?

İşte bunu bağlam içine koymak için kullandığım bir benzetme. Ticari havayolu seyahatine giden yolda birçok kilometre taşı vardı. Wright Kardeşler tarihteki ilk başarılı motorlu uçuşu Aralık 1903'te gerçekleştirdiler. İlk transatlantik uçuşun üzerinden 16 yıl daha geçecekti. Ancak geniş çapta başarılı olan ilk ticari yolcu uçağı olan Boeing 707, 1958 yılına kadar tanıtılmayacaktı.

Uzun süredir devam eden şaka her zaman ticari nükleer füzyonun 30 yıl uzakta olduğu yönündeydi. Gerçekte bu, oraya giden yolu hâlâ tam olarak göremediğimiz anlamına geliyor. Son atılım kesinlikle ticari nükleer füzyona giden yolda bir kilometre taşıdır. Ancak nükleer füzyonun ticari olarak hayata geçirilmesine hâlâ 30 yıl uzakta olabiliriz.