Nükleer füzyon atılımı, enerji geleceğini temizlemenin yolunu gösteriyor

Enerji Bakanlığı Salı günü yaptığı açıklamada, ABD’li bilim adamlarının nükleer füzyon reaksiyonu yoluyla bir ilk olarak “net enerji” yarattığını duyurdu.

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nda 5 Aralık’ta gerçekleştirilen başarılı deney, nükleer füzyon yoluyla ucuz, temiz, karbonsuz enerji üretmeye yönelik onlarca yıllık arayışta şimdiye kadar ulaşılan en önemli kilometre taşı.

Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi yöneticisi Jill Hruby, “Dünyada devrim yaratabilecek temiz bir enerji kaynağına yönelik ilk deneme adımlarını attık” dedi.

Enerji Bakanı Jennifer M. Granholm, başarıyı “21. yüzyılın en etkileyici bilimsel başarılarından biri” olarak nitelendirdi ve “tarih kitaplarına geçeceğini” ekledi.

Bir nükleer füzyon reaksiyonunda, iki atom birbirine çarpar ve daha ağır bir elementin daha büyük bir atomunda birleşir ve fazla kütlelerini enerji şeklinde serbest bırakır.

Füzyon, güneşin enerji ürettiği süreçtir. Güneşin çekirdeği, hidrojen atomlarının helyuma dönüşmesi için ideal yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıklı ortamdır; Bu koşulları Dünya’da kopyalamanın zor olduğu kanıtlandı.

San Francisco Körfez Bölgesi’ndeki Lawrence Livermore’daki bilim adamları, kabaca karabiber büyüklüğündeki elmas kaplı bir hedefe 192 lazer çalıştırarak, onu 3 milyon santigrat dereceden (5,4 milyon Fahrenheit dereceden fazla) ve kısaca – bir yıldızın koşullarını taklit etmek. Füzyon başladı.

“Bunların hepsi daha önce olmuştu. Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi’nin savunma programlarından sorumlu yönetici yardımcısı Marvin Adams, daha önce yüz kez” dedi. “Fakat geçen hafta, ilk kez, bu deneyi, füzyon yakıtının yeterince sıcak, yeterince yoğun ve yeterince uzun süre tutuşmasını ve lazerlerin biriktirdiğinden daha fazla enerji üretmesini sağlayacak şekilde tasarladılar.”

Adams, bu net enerji kazancının “yaklaşık iki megajul giriş, yaklaşık üç megajul çıkış” olduğunu söyledi.

Bir füzyon reaksiyonu, kendi başına Dünya üzerindeki diğer tüm enerji kaynaklarından kabaca bir milyon kat daha güçlü olan fisyondan üç ila dört kat daha fazla enerji üretir.

Nükleer fisyon veya atomların parçalanması, bir zincirleme reaksiyonda büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Fisyon reaksiyonları verimli bir şekilde nükleer enerji santrallerine ve yıkıcı bir şekilde nükleer silahlara yönlendirildi.

Fisyondan farklı olarak nükleer füzyon, bozunması binlerce yıl süren zararlı radyoaktif yan ürünler salmaz. Ve bir zincirleme reaksiyon içermediğinden, doğası gereği daha az tehlikelidir.

Ayrıca füzyon, uzun süredir net sıfır emisyona ulaşma hedefinin anahtarı olarak görülüyor. Elektrik ve ısı üretimi şu anda küresel sera gazı emisyonlarının %30’unu oluşturuyor. Nükleer füzyonu başarılı bir şekilde kullanan bir teknoloji, teorik olarak, sonsuz miktarda yenilenebilir temiz, düşük riskli, karbonsuz enerji yaratabilir.

Tüm bu faktörler, kontrol edilebilir nükleer füzyonu 1950’lerden beri bilimin en çok aranan hedeflerinden biri haline getirdi ve milyarlarca devlet ve özel yatırımı kendine çekti.

UC Berkeley’de nükleer mühendislik profesörü ve eski grup başkan yardımcısı Lee Bernstein, “Yıkım için doğmuş bir teknolojiyi aldık ve şimdi bundan daha fazlası için kullanılmasına kapı açtık” dedi. Deneyin yapıldığı Livermore Laboratuvarı Ulusal Ateşleme Tesisi.

Salı günkü duyuru bu ideale doğru büyük bir adım olsa da, önümüzde uzun bir yol var. Livermore’un direktörü Kim Budil, herhangi bir pratik uygulamanın muhtemelen “on yıllar” uzakta olduğunu söyledi.

“Bu bir ateşleme kapsülü, bir seferlik. Ticari füzyon enerjisini gerçekleştirmek için birçok şey yapmanız gerekir. Dakikada birçok füzyon ateşleme olayı üretebilmelisiniz,” dedi Budil. “Ortak çaba ve yatırımla, temeldeki teknolojiler üzerine birkaç on yıllık araştırma bizi bir enerji santrali inşa edecek konuma getirebilir.”

Caltech’te bir plazma fizikçisi olan Paul Bellan, Livermore’daki başarının “biraz Wright kardeşlerin ilk uçuşuna benzediğini” söyledi.

Bellan, Orville ve Wilbur Wright’ın kendi tasarladıkları uçaklarıyla 1903’te “havalanan, uçan ve düşmeyen havadan ağır bir araç yapabileceğinizi” kanıtladıklarını söyledi. Ancak, “bu, Los Angeles’tan Londra’ya hemen uçabileceğiniz anlamına gelmiyordu” dedi.

Bu, Wright’ların uçağının bir uçak için tek uygun tasarım olduğu anlamına da gelmiyordu, diye ekledi. Ancak fizikte cesur bir sıçramanın mümkün olduğunu kanıtladı ve diğerlerine başarılarını geliştirmeleri için ilham verdi.

Bellan, “Kesinlikle belirleyici bir an,” dedi. “Üzerinde çalışmaya değer olduğunu gösteriyor ve sonunda karlı olacak bir şeye ulaşacağız.”

Füzyonun ticari hazırlığa ulaşması onlarca yıl alabilirken, nükleer fizyon ABD’nin onlarca yıldır güç kazanmasına yardımcı oldu.

Doksan üç nükleer reaktör geçen yıl ülke elektriğinin yaklaşık beşte birini üretti; bunların arasında, Arizona’da, Los Angeles ve diğer şehirlere ülkenin en büyük elektrik üreticisi olarak elektrik sağlayan, Interstate 10’un dışındaki Palo Verde fabrikası da var. Başkan Biden, 2035 yılına kadar %100 iklim dostu elektrik hedefine ulaşmak için nükleer enerjiyi çok önemli görüyor.

Salı günkü duyurudan önce bile, Ulusal Ateşleme Tesisindeki bir dizi başarı, yeni nesil bilimsel yeteneklere ilham vermişti.

Stanford Üniversitesi’nde foton bilimi profesörü ve SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı bölüm direktörü Siegfried Glenzer, ekibin kendi kendini devam ettiren bir reaksiyona ulaşmada önemli bir eşiğe ulaştığı Ağustos 2021’den bu yana öğrencilerin füzyona olan ilgisinin arttığını söyledi.

“Bu, artık dünyada bir fark yaratmak isteyen gençler için gerçekten büyük bir mıknatıs. Birçoğu iklim değişikliği tarafından yönlendiriliyor ve bir
karbonsuz enerji kaynağı üretiliyor,” dedi Glenzer. “Her yaştan araştırmacı için heyecan verici bir zaman.”

Times personel yazarı Sammy Roth bu rapora katkıda bulundu.