Etrafımızda meydana gelen bütün olaylar “enerji” adını verdiğimiz kavram ile gerçekleşmektedir. Bu yazıyı okuduğunuz cihaz, üzerinizden geçen kuşlar sürekli enerjiye ihtiyaç duyar. Enerji daima korunur, farklı biçimlere dönüştürülebilir. Bu açıdan baktığımızda, bizler, enerji dönüşümü gerçekleştiren sistemleriz. Örneğin, koşma esnasında kinetik enerjiye sahibizdir ve buradaki dönüşüm yediğimiz yiyeceklerden sağlanır. Bitkiler de güneş aracılığıyla ürettikleri enerjiyi paketleyerek ihtiyaç duyduğumuz besinlere ( karbonhidrat, yağ,..) dönüştürür.
Peki bitkilere enerji sağlayan güneş, nasıl enerji üretir ?
Füzyon Nedir ?
Güneş gibi yıldızların aşırı yoğun ve muazzam sıcaklıklarda oluşu füzyon adını verdiğimiz tepkimeler meydana getirir. Bu reaksiyonda hafif olan Hidrojen çekirdekleri birleşerek daha ağır olan Helyum’u oluşturur ve tepkimenin sonucunda çok büyük miktarlarda enerji açığa çıkar. Reaksiyonların devamında ise yıldızlar gittikçe daha büyük elementleri oluşturmaya başlar ve bu tepkimeler zamanla en ağır elementlerden biri olan Demir’in oluşmasına kadar sürer. Ardından çeşitli şekillerle yıldızın hayatı son bulur.
Yeni atomun toplam kütlesi onu oluşturan iki atomdan daha azdır. Burada devreye Albert Einstein’ın meşhur E=mc2 denklemi girer. Bu denkleme göre kayıp olan kütle, kütle enerjisi olarak dışarı verilir. Kayıp kütle (m), ışık hızının karesiyle (c) çarpılarak ortaya çıkacak enerji ( E ) miktarı da böylece ölçülebilir.
Bu enerjiden nasıl faydalanabiliriz ?
Son yıllarda temiz enerji için güneş panelleri oldukça fazla rağbet görmekte ve aynı zamanda ar-ge çalışmaları da fazlasıyla desteklenmektedir. Fakat güneş panellerinden elde edilen enerji, füzyon tepkimelerinde bahsedilen değerlerin yanına yaklaşamıyor.
Başka bir yazı altında incelenebilecek bir örnek daha verelim: Dyson Küresi ( Dyson Sphere ). 1960 yılında teorik fizikçi Freeman Dyson bilim kurgu evrenlerinden çıkma bir fikir öne sürdü. Fikir, bir yıldızın çevresini saracak şekilde küresel mega bir yapı yapmaktı. Böylece yıldızlardan en yüksek verimle enerji üretilebilecekti. Tabiki günümüz mühendislik şartlarıyla imkansız olmasından dolayı gelecek nesillere kaldı.
Eğer biz Güneş’e gidemiyorsak Güneş’i Dünya’ya getirebilir miyiz ?
İşte günümüzde birçok bilim insanı ve mühendisin cevaplamaya çalıştığı soru da bu.
Ne yazık ki günümüz teknolojisi, bu reaksiyonu stabil bir şekilde çalıştıran bir sistem geliştirmeyi henüz başaramamıştır. Bunun sebebi Güneş’in sahip olduğu çok yüksek basınç seviyelerini Dünya’da taklit edemiyor oluşumuz.
Bu basınç seviyeleri sayesinde füzyon reaksiyonu Güneş’te yaklaşık 15 milyon °C’de gerçekleşebilir fakat Dünya’da yaklaşık 100 milyon °C sıcaklıklara ihtiyaç vardır. Sıcaklık sağlansa bile bu sıcaklıkların uzun bir süre dengede kalması gerekiyor ancak şu ana kadar sadece bir kaç saniye sürdürülebildi bu işlem.
Bir başka sorun da, bu sıcaklıklara dayanacak materyal geliştirmekle başlıyor. Bahsettiğimiz koşullarda Hidrojen gaz değil de plazma halinde bulunuyor. Bu plazma kontrol edilemezse sistemdeki materyalleri eritiyor ve sistemin dışına kaçıyor. Hemen ardından çok kısa sürede soğuyacağı için de reaksiyon sonlanıyor.
Daha Temiz Daha Güvenli
Birincil enerji kaynaklarımız olan kömür, doğal gaz, ya da fisyon reaktörlerine kıyasla daha temiz ve daha güvenli bir çözüm sunuyor. Füzyon reaksiyonları yüksek sıcaklık gerektirdiğinden, bir terslik anında sıcaklık düşürülerek tamamen durdurulabilir. Fisyon reaktörleri ise Çernobil olayında da görüldüğü üzere geri dönülemez sonuçlar doğuracak düzeyde tehlike yaratır. Aynı zamanda atık olarak karbon bazlı gazlar çıkmıyor, bu sebeple açığa çıkan gazlar daha kolay geri dönüştürülebiliyor.
Hangi Aşamadayız ?
Uluslararası bir proje olan ITER ( Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör ) 2025 yılında ilk plazma aşamasını gerçekleştirmeyi planlıyor. Geçtiğimiz yıllarda Almanya, Wendelstein 7-X reaktörü ile 1 saniye boyunca 80 milyon °C sıcaklığında hidrojen plazması üretti. Çin’in nükleer füzyon reaktörü EAST, 10 saniye boyunca 100 milyon °C’lik çekirdek plazma sıcaklığını koruyarak ticari nükleer füzyonda önemli bir adım attı. 2020 yılının sonunda Çin, HL-2M cihazını çalıştırarak bu sektörde bir adım daha attı. Aynı şekilde A.B.D, Rusya, Güney Kore de yıldızların enerjisini taklit etme konusunda önemli adımlar atmakta.
Şu an için çalıştırılabiliyor hatta reaktör inşa ediliyor olsa bile bu büyük bir adımdır. Yakın zaman içerisinde görmeyi beklemek pek de doğru olmaz fakat bundan 50 yıl sonra enerji ihtiyacımızı karşılayacak tek sistemin füzyon reaksiyonları olacağı o kadar da imkansız görünmüyor.
Kaynakça:
- https://www.neimagazine.com/news/newschina-commissions-hl-2m-tokamak-8396171
- https://khosann.com/cin-fuzyon-reaktoru-east-100-milyon/
- https://evrimagaci.org/fuzyon-nedir-bir-fuzyon-reaktoru-yaratmak-neden-bu-kadar-zor-9793
- https://khosann.com/nukleer-fuzyon-nedir-ve-ne-zaman-gelecek/
- https://www.iter.org/proj/inafewlines
- https://khosann.com/almanyadan-nukleer-fuzyon-atagi-merkel-dugmeye-basti-yeryuzunde-gunes-yakti/
Diğer yazılarım için;
