Almanya’nın Greifswald kentinde bulunan Max Planck Plazma Fiziği Enstitüsü’nde yer alan W7-X nükleer füzyon reaktörü, gerçekleştirdiği son testlerde eski füzyon kayıtlarını geride bırakmayı başardı ve reaktör performansında yeni bir dönüm noktası oluşturdu.
“Stellaratör” tipi olan bu reaktör, içindeki son derece sıcak plazmayı altı dakika boyunca sürdürebilirken, 1,8 gigajoule enerji üretimi gerçekleştirdi.
Böylece W7-X, önceki testlerde başarılı sonuçlar elde eden Çin, Japonya ve İngiltere’deki tokamak reaktörlerini geride bırakmış oldu.
NÜKLEER FÜZYON NEDİR?
Nükleer füzyon araştırmalarının en önemli amacı, Güneş’teki doğal süreçleri taklit ederek temiz ve sonsuz enerji üretimidir. İki hafif elementin nükleer tepkimeler neticesinde birleşerek daha ağır bir element oluşturmasına nükleer füzyon denir.
Bu süreçte, hidrojen izotopları yüksek sıcaklıklarda bir araya getirilerek büyük miktarda enerji salınımı gerçekleşir. Güneş’te doğal olarak meydana gelen bu olay, dünyada insan müdahalesiyle gerçekleştirilmeye çalışılmaktadır. Ancak bu tepkimenin stabil bir şekilde sürdürülmesi, teknik zorlukları beraberinde getirir. Şu anki reaktörlerin harcadıkları enerjiden daha fazlasını elde etmesi mümkün olmamaktadır.
Güneş’in sıcaklığını ve nükleer füzyon sürecini 4,6 milyar yıl boyunca sürdürmesine rağmen, Dünya’daki reaktörlerde bu süreç çok daha kısa süreli olarak devam ettirilebilmektedir.
Füzyon enerjisi, birçok ülkede inşa edilen nükleer reaktörlerden oldukça farklı bir yapıya sahiptir. Kullanımda olan reaktörler genellikle “nükleer fisyon” adı verilen başka bir süreci yürütür. Fisyon, büyük kütleye sahip bir atom çekirdeğinin parçalanarak daha küçük çekirdekler oluşturmasıdır. Füzyon, atomların birleşerek daha ağır bir atom meydana getirdiği bir süreçtir.
ALMANYA’NIN REKORU
Stellarator tipi reaktörler, nükleer füzyonun zorluklarını aşmada en umut verici tasarımlar arasında yer alıyor. Bu reaktörler, yüksek enerjili plazmayı halka şeklinde bir vakum odasında güçlü mıknatıslarla kontrollü bir biçimde tutabilmektedir. Bu yöntem, tokamak reaktörleri ile karşılaştırıldığında plazmayı daha uzun bir süre istikrarlı tutma imkanı sunuyor.
W7-X, son testlerinde plazmayı uzun bir süre kararlı bir şekilde tutmayı başardı. En dikkat çekici nokta ise “üçlü çarpım” (triple product) değerinde yeni bir rekor kırılmasıydı. Bu kavramsal değer, plazmanın yoğunluğu, sıcaklığı ve belirli bir süre boyunca enerji tutabilme yeteneğini yansıtır. Daha yüksek bir üçlü çarpım değeri, füzyonun daha verimli olduğunu gösterir.
30 MİLYON DERECE SICAKLIK
Başarıda önemli bir rol oynayan bir diğer unsur, yeni tasarlanmış yakıt enjektörüdür. Reaktöre mermi hızında (saniyede 800 metre) 90 adet donmuş hidrojen peleti enjekte edildi. Aynı anda uygulanan mikrodalga ısıtması sayesinde plazma, 30 milyon dereceye ulaşmayı başardı. Bu senkronizasyon, plazmanın daha uzun süre istikrarlı kalmasına katkı sağladı.
Reaktör, altı dakikalık çalışma süresinde 1,8 gigajoule enerji dönüşümü gerçekleştirerek önceki kaydı (1,3 gigajoule) geçmeyi başardı. Böylece, Çin’deki EAST reaktörünün elde ettiği başarıyı da aşmış oldu.
IPB uzmanlarından Robert Wolf, bu gelişmenin yalnızca rakamsal bir başarı olmadığını belirterek, “Bu durum, stellarator teknolojisinin geçerliliğini kanıtlayan önemli bir adım ve uluslararası işbirliğinin bir ürünüdür.” ifadesinde bulundu.
Wendelstein 7-X’in elde ettiği bu sonuçlar, hayal edilen temiz ve sınırsız enerjiye ulaşmada önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.
