Füzyon enerjisi, son yıllarda milyarlarca dolarlık özel yatırım çekerek büyük bir canlanma yaşadı. Bu çığır açan nükleer enerji teknolojisi, dünya çapında yenilenebilir enerji hedefleri doğrultusunda dikkat çekerken, Acceleron Fusion adlı girişim, füzyon için müon kullanımı temeline dayanan yenilikçi bir yaklaşım geliştirdi. Şirket, bu yöntemle füzyonu çok daha düşük sıcaklıklarda gerçekleştirmeyi hedefliyor.
Cambridge, Massachusetts merkezli Acceleron Fusion, ilk olarak 1950’lerde keşfedilen müon katalizli füzyon (muon-catalyzed fusion) fenomenini kullanarak bir reaktör tasarlamaktadır. Bu reaktör, yüksek basınç altında tutulan nükleer yakıt peletine müon demetleri göndererek çalışır. Acceleron’un bu yaklaşımı, reaktörün sıcaklığını 1.000 °C’nin altına düşürerek, milyonlarca derecelik sıcaklıklara ihtiyaç duyan diğer füzyon yöntemlerinden çok daha düşük sıcaklıklarla işlem yapılmasını mümkün kılar.
Müon Kullanımı ile Füzyon Teknolojisinde Dönüşüm
Diğer füzyon yöntemleri, yakıtı plazma haline getirebilmek için son derece yüksek sıcaklıklar gerektirir. Bu plazmanın, güçlü mıknatıslar veya lazerler kullanılarak kontrol altında tutulması gerekir. Bu karmaşık ve enerji yoğun süreç, teknik olarak zorludur. Ancak Acceleron’un müon tabanlı yaklaşımı, bu zorluğu bertaraf ederek teknik basitlik ve mühendislik esnekliği sunar. Acceleron’un CEO’su ve kurucu ortağı, elektrik mühendisi Ara Knaian, “Bu yöntem, füzyon sürecini daha sade ve uygulanabilir kılıyor.” diyerek yöntemin avantajlarına dikkat çekmiştir.
Acceleron, bugün İsviçre’deki Paul Scherrer Enstitüsü’nde gerçekleştirdiği testlerde, füzyon reaksiyonlarını 100 saat boyunca kesintisiz olarak sürdürmeyi başarmıştır. Bu deneyler, faydalı enerji üretmekten ziyade, veri toplama ve sistem geliştirme amaçlı yapılmaktadır.
Müon-Katalizli Füzyonun Çalışma Prensibi
Füzyon için müon kullanımı, bu yaklaşımın temelini oluşturmaktadır. Müonlar, elektronlarla aynı parçacık ailesinden gelmekle birlikte, yaklaşık 200 kat daha ağırdır. Doğada müonlar, kozmik ışınların Dünya atmosferinin üst katmanlarına çarpmasıyla oluşur. Ancak müonlar, bir parçacık hızlandırıcısından çıkan iyon demetinin karbon veya metal bir hedefe çarpmasıyla da yapay olarak üretilebilir.
Bu müonlar, hidrojen izotopları olan döteryum ve trityum karışımına yönlendirilerek füzyon reaksiyonunu başlatır. Müonlar, hidrojen atomlarındaki elektronların yerini alarak, döteryum ve trityum atomlarını kimyasal olarak bağlar. Müonların ağır olması, bu bağların uzunluğunu %0,5’e kadar küçültür ve atomları yeterince yakınlaştırarak güçlü nükleer kuvvetin etkisiyle atomların birleşmesini sağlar. Birleşim sırasında büyük miktarda enerji açığa çıkar.
Füzyon için Müon Kullanımının Zorlukları
Müonların bu denli etkili olabilmesi için enerjinin pozitif bir dengeye ulaşması gerekir. Ancak bu süreç oldukça zordur. Müonlar yalnızca 2,2 mikro saniye boyunca varlığını sürdürebilir ve bu süre içinde her biri yaklaşık 100 füzyon reaksiyonuna katılabilir.
*Ne yazık ki, bu sayı, müonların üretimi için harcanan enerjiden daha fazla enerji elde edilmesi için yetersizdir.
1986’da Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’nda yapılan deneylerde, her müon başına 150 füzyon reaksiyonu gerçekleştirilmiş, ancak bu rakam dahi enerji dengesine ulaşmak için yeterli olmamıştır. Bu nedenle, müon katalizli füzyon araştırmaları 1990’larda büyük ölçüde duraklamıştır. Ancak Imperial College London’dan Spencer Kelly, bu yöntemin hâlâ potansiyel taşıdığını, ancak uygulanabilirliğe ulaşmanın net bir yolunun olmadığını ifade etmektedir. “Müon katalizli füzyonun uygulanabilirliğe ulaşması oldukça yakın bir hedef, ancak bu noktaya nasıl ulaşılacağı belirsiz.” diyor Kelly.
Acceleron’un Yenilikçi Reaktörü ve Çözümleri
Acceleron Fusion, 1980’lerde yapılan hesaplamalara dayanarak yapılan olumsuz tahminleri, modern teknolojinin getirdiği ilerlemelerle aşmayı hedeflemektedir. Hızlandırıcı verimliliği, 1980’lerde %20 iken bugün %50’ye ulaşmış ve ABD Enerji Bakanlığı’nın hedefi olan %75’e doğru ilerlemektedir. Acceleron, müon üretiminde daha az enerji harcayarak daha verimli bir süreç geliştirmek amacıyla bilgisayar simülasyonları kullanmaktadır. Hedefe elektrik ve manyetik alanlar uygulanarak parçacıkların daha etkili bir şekilde toplanması ve odaklanması sağlanabilir.
Acceleron ayrıca, müon başına gerçekleşen füzyon reaksiyonu sayısını artırmayı hedeflemektedir. Bunun için yakıt, elmas bir örs içinde 10.000 ila 100.000 PSI arasında sıkıştırılacaktır. Şirket, son dört yıldır farklı sıcaklıklar, basınçlar ve döteryum-trityum oranları ile deneyler yapmaktadır.
Soğuk Füzyon Enerjisinin Önündeki Engeller ve Potansiyel
MIT’den füzyon enerjisi uzmanı Dennis Whyte, müon-katalizli füzyonun karşılaştığı en büyük engelin teknolojik değil, reaksiyon oranlarının temel fiziksel sınırları olduğunu söylemektedir. Ancak bu alandaki her çalışma, bilimsel ve teknik sınırların zorlanmasına katkı sağlar. Whyte, “Füzyon araştırmaları asla boşa gitmez; biliminizin ve teknik becerilerinizin sınırlarını zorlar ve yol boyunca harika bilimsel sonuçlar elde edersiniz,” demektedir.
Acceleron Fusion, füzyon için müon kullanımını geliştirerek, düşük sıcaklık füzyon enerjisi üretiminde bir devrim yaratmayı hedeflemektedir. Bu teknoloji, gelecekte sürdürülebilir ve temiz enerjiye ulaşmanın kilit taşlarından biri olabilir.
Haber Kaynağı: spectrum.ieee.org
RASTGELE TEKNİK İÇERİK İÇİN TIKLAYIN!
İlginizi Çekebilecek Teknik Hesaplar
Kompanzasyon Hesabı
Aydınlatma Hesabı
Yüksek Gerilim İşletme Sorumluluğu Ücreti Hesabı
Sosyal medyada teknik bilgilere maruz kalmak için:
YouTube – Instagram
