Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı tasarımı, reaksiyonlardaki plazmanın kontrolü için yeni bir yöntem kullanıyor.
ABD Enerji Departmanına ait Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı’nın (PPPL) 30 Eylül 2024’te yaptığı duyuruya göre yeni bir füzyon reaktörü geliştirildi. Füzyon reaktöründe plazmanın manyetik alan bölgesinde tutulması için yeni bir yöntem kullanılıyor.
Nükleer füzyon, iki hafif atom çekirdeğinin bir araya gelerek daha ağır bir çekirdek oluşturması ve bu süreçte çok yüksek miktarda enerji açığa çıkarması olarak özetlenebilir. Bu olay, yıldızların temel enerji üretim şekli olarak da bilinir.
Füzyon reaktörleri de tıpkı Güneş’te olduğu gibi hafif atom çekirdeklerini birleştirerek enerji açığa çıkartır. Elde edilen enerjinin yan ürününün su olması füzyonla enerji üretimini temiz bir alternatif haline getirir.
Plazma yönetimi
Füzyon reaksiyonunu başlatmak için atomların elektronlarının serbest hale geldiği ve maddenin dördüncü hali olarak da adlandırılan plazma ortamına ihtiyaç duyulur. Plazma, elektriksel olarak iletken ve manyetik alanlara duyarlı bir haldir. Füzyon reaksiyonunun devamlılığı plazmadaki enerji, ısı gibi değişkenlerin sürekliliğine ihtiyaç duyar.
Reaksiyonun devamlılığı için gereken bir diğer koşul, plazmanın kontrol altında tutulması. Plazma değdiği metalleri eritebilecek kadar sıcak bir madde olduğundan kontrol altında tutabilmek için manyetik alandan faydalanılır.
Plazmanın manyetik alan içinde tutulabilmesi için geliştirilen sistemlerden biri tokamak sistemidir. Tokamak, Rusça ‘torodial odadaki manyetik sarmallar’ söz öbeğinin kısaltılmış halidir. 1950’de ilk olarak Sovyetler Birliği tarafından geliştirildi.
Yeni Tokamak tasarımı
Tokamak füzyon enerjisini ortaya çıkarmak için tasarlanmış deneysel bir makine olarak biliniyor. Daha önceki versiyonları vakumlanmış bir simit şeklinde gözüken bu sistemin içinde atomların birleşmesi yani füzyonu yoluyla elde edilen enerji, merkezin etrafında sürekli olarak döner ve kabın duvarlarından ısı olarak emilir.
Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarında tasarlanan yeni tokamak modeli ise daha çok içi oyulmuş elmaya benzer. Bu tasarımdaki temel farklılık boy ve en oranıdır. PPPL tarafından geliştirilen tokamak modeli küre şekline daha yakın. Tasarlanan bu yeni şekil, simit şeklindeki tokamaklarda oluşan, plazmanın tokamak duvarına zarar vermesi ve plazmanın kararsızlığından ötürü oluşan enerji kaybını önlemeyi, böylece plazmanın potansiyelini tam olarak kullanablimeyi hedefliyor.
Geliştirilen yeni tokamak sistemi geliştirilirken plazmanın kararsızlığını hesaplamak ve analiz etmek için bilgisayar kodları kullanıldı. Kodlamalarla desteklenen geliştirmeler sayesinde reaktörde plazmanın sıcaklığı ve yoğunluğunu daha hassas bir şekilde ölçülebilecek.
Kaynak: PPPL
