Katalog

Geleceğin ucuz ve temiz enerji kaynağı hangisi? Plazma füzyonu! Bu deney çok iyi denetlenen bir ortamda yapılacak ve 100 milyon kelvin sıcaklık ve 100 milyar atmosfer basıncındaki fiziksel süreçler üzerinde çalışılacak. Bu sıcaklık ve basınçlar doğal olarak yalnızca yıldızların içinde ve nükleer bombaların patladığı ortamlarda bulunur.. lazmayı manyetik alanda tuzaklayarak füzyonu gerçekleştirme araştırmalarının ana amacı, elektrik üreten güç istasyonu kurmaktır. Bu istasyon, deuterium (D) ile tritium (T) çekirdekleri arasında termonükleer füzyon tepkimesi temelinde olacaktır. Tepkimede ortaya çıkacak olan ürünler, aparçacığı olarak da adlandırılan helyum çekirdeği ve nötronlardır: D+T Æ He (3. 5 MeV ) + n (14.1. Me). Bu tepkimenin yan ürünlerinden biri olan helyum çekirdeklerinin erkelerini (enerjilerini) plazmaya aktarması bekleniyor; manyetik alanın tuzaklayamadığı nötronlarsa lityumdan triŞekil 1. Toroidal tuzaklama odası (Nucl. tium üretme işleminde kullanılacak. Plazmanın manyetik alanda tuzaklanmasında başarı sağlaFusion 44 (2004) 452463). P mış olan iki tasarım stellarator ve tokamaktır. Her iki aygıt da poloidal manyetik alanla (bir benzetmeyle, yönü daima Dünya’nın bir kutup bölgesinden diğer kutup bölgesine) ve toroidal (aynı benzetmeyle, yönü daima ekvator boyunca) manyetik alan toplamını toroidal tuzak yapıda (bkz. Şekil 1) buluşturarak sıcak plazmayı manyetik alan kuvvet çizgileri boyunca tuzaklamayı amaçlayan manyetikhidrodinamik (MHD) denge durumunu oluşturmaya çalışır. Şekil 2. (Sol) Hohlraum. UDO’nın 192 tane lazer ışın demeti, 4’er 4’er gruplanarak ‘quads’ adı verilen 48 tane ışın demetine sıkıştırılmıştır. Bu ışın demetleri silindir biçimindeki altın bölmenin duvarlarına yönlendirilmiştir. Duvarlara aktarılan lazer erkesinin Xışınları üretmesi ve bu ışınların ortada asılı duran füzyon kapsülü üzerine yoğunlaşması amaçlanır. Plastik veya bakır içeren berilyum kabuk Xışınlarınca eritilir. (Orta) Kapsülün dış çeperini eriten Xışınları kapsülün çevresinde bir plazma bulutunun oluşmasına neden olur. Dış çeper ve füzyon yakıtı olan sıkıştırılmış DT gazı, kapsülün yüzeyindeki sıcak materyalin patlamasıyla kapsülün içine doğru sıkıştırılır. Bu sırada lazer ışınları en yüksek erke düzeyindedir ve deney başlangıcından bu aşamaya dek geçen süre 20 nanosaniyedir. (Sağ) Füzyon yakıtı kapsülün içine doğru sıkışır. Dış çeper dışarıya doğru genişlemesini sürdürürken yakıtı sıkıştırmaya devam eder. Bu arada DT füzyon yakıtının kapsülün özeğine doğru olan dikine hızı artar (Nucl. Fusion 44 (2004) S228S238 ). NELER YAPILIYOR? ABD Erke ve Ulusal Nükleer Güvenlik Yönetimi (NNSA) için tasarlanan ve yapımı Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nda (LLNL) süren Ulusal Ateşleme Deney Odası (NIF), Eylemsiz Tuzaklamada füzyon (ICF) ve büyük erke yoğunluğu ve basınçlarda bilimsel araştırma yapan fizikçiler için uygun bir ortamı oluşturmuştur. Deney Odasının lazer dizgesini barındıran bölümüne 1997 yılının Mayıs ayında başlanmış ve 2001 yılının Eylül ayında tamamlanmıştır. 2002 yılının sonlarına doğru Deney Odasında ilk dört lazer demet yolu çalıştırılmıştır. 2003 yılı Temmuz ayında lazer erke üretimine başlamıştır. Üretilen lazer ışınımının temel dalgaboyu 1.06 mikrondur. İkinci ve üçüncü harmonik dalgaboylarında da rekor düzeyde erke üretilmiştir. 2008 yılında tamamlandığında Deney Odasında 192 tane yüksek erkeli lazer demeti, DT karışımından oluşan füzyon hedefini sıkıştırıp ateşleyecek ve füzyon tepkimesinde ortaya çıkacak olan erke, füzyonu başlatmak için gereken lazer erkesinden büyük olacaktır. Güneş’te patlamalar erken başladı! Güneşte leke etkinliklerinin en düşük olduğu evrede görülen büyük patlama bilimcileri şaşırttı. Acaba yeryüzünde iklim değişiklikleriyle ilgisi mi var? Güneş lekelerinin oluşumu, çoğalışı, azalışı son yüzyılda sürekli gözlenmektedir. Yaklaşık olarak her 11 yılda sayıları çok artan bu lekeler Güneş etkinliğinin minimum olduğu yıllarda hiç ortaya çıkmazlardı, oluşursa da çok küçük biriki leke kendini gösterirdi. 20052006 yılları bu etkinliğin minimum olduğu bir dönemde, her nedense büyük, etkinliği fazla 34 leke bilim adamlarını şaşırtmış bulunuyor. Bunların sonuncusu aralık ayında iyice büyüdükten sonra müthiş bir patlama gerçekleştirdi. Bu patlamayı internetten izleyebilirsiniz: http://www.bulutsu.org/ggg/?gun=061213. İlk kez böyle bir patlamanın sonucunda ortaya çıkan şok dalgaları Güneş yüzeyinde bulunan gazı sıkıştırarak tsunami dalgalarına benzer bir yapının ortaya çıkmasını sağladı. YILDIZLARIN ORTAMINDA Şekil 3. (Sol) Kapsülün dış çeperi ortadan TEHLİKE YARATIYOR Güneş lekeleri, çok kuvvetli manyetik alanların olduğu bölgelerde oluşmakta. Patlama sonucu büyük oranda Güneş materyali boşluğa atılmakta ve bu parçacıklar yere ulaştığında kutup ışımalarına neden olmaktadır. Böyle güzel görüntülerin oluşmasının yanında uzayda bulunan uydular ve gökmenler (astronot) için çok büyük tehlike yaratmaktadır. Bunlar bir yana, uzun zamandır bu Güneş etkinliğinin yeryüzü iklimine etkisi var mı sorusu insanların aklını kurcalamakta. Çünkü özellikle Aralık ayının ortası olmasına karşın sadece ülkemizde değil tüm dünya sıcaklık ortalaması olması gerekenin çok üstünde gerçekleşti. Bu soruya bilim adamlarının verdiği yanıt, olayın iklime etkisinin çok küçük olduğu yönünde. Sıcak patlamanın sonucunda ortaya çıkan morötesi ışınımlar atmosferin üst tabakalarına geldiğinde orada birtakım tepkimelere neden olarak gazın yapısını değiştirmektedir. Örneğin ozon oluşmasına neden olduğu gibi ortaya çıkan bazı gazlar da sera etkisini artırıcı özelliğe sahiptir. Sera etkisinin artma CBT 1035 / 17 19 Ocak 2007 Bu deney çok iyi denetlenen bir ortamda ya kalkar. Füzyon yakıtının %10 u buharlaşır; geriye kalan %90 özeğe doğru sıkıştırılır. D pılacak ve 100 milyon kelvin sıcaklık ve 100 mil T yakıtın yoğunluğu kurşun elementinin yar atmosfer basıncındaki fiziksel süreçler üzerin yoğunluğunun 20 katı denli olur. DT de çalışılacaktır. Bu sıcaklık ve basınçlar doğal füzyon yakıtının ateşleme sıcaklığı 108 kelvin’e ulaşır. Kapsülün içindeki DT olarak yalnızca yıldızların içinde ve nükleer bom yakıtının küresel oylumunun başlangıç baların patladığı ortamlarda bulunur. UDO’nun yarıçapının (Rb ) son aşamadaki yarıçapa amaçlarından biri, 192 tane lazer ışın demetini (Rs ) oranı 30 dan büyük değere ulaşır (Rb Rs > 30) ; (Sağ) Yanma başlar. D+T Æ He kullanarak, ağır hidrojen izotopları D ve T içeren / (3. 5 MeV ) + n (14.1. MeV). Bu tepkimenin küçük kapsülleri sıkıştırıp ısıtarak termonükleer gerçekleşebilmesi için rR değerinin ateşleme ve erke üretme konularını çalışmak ola minimum olması gerekir (Nucl. Fusion 44 caktır. Şekil 23 dizisinde UDO aracılığıyla do (2004) S228S238). laylı ateşleme yöntemi gösterilmiştir. Bu yöntemle eylemsiz durumdaki plazmanın füzyonu gerçekleştirilmiştir. UDO’daki füzyon hedef, dikkatli bir biçimde hazırlanmış olan ateşleme kapsülleridir. Kapsüllerin içinde füzyon yakıtı olan basınçlı DT gazı bulunmaktadır. Kapsül son derece düzgün ve donmuş ince bir katmandan oluşmuştur. Süreç, üstteki Şekil 23 dizisinde gösterilmiştir.