Katalog

10 Füzyon Teknolojisi CBT 1495/ 13 Kasım 2015 11 Dünyayı kurtaracak enerji kaynağı füzyon: Önündeki engeller yıkılıyor! Füzyon enerjisi üzerindeki çalışmalarda, son 10 yıl içinde çok önemli gelişmeler kaydedildi. Bazı şirketler bu teknolojinin önündeki en büyük engellerden birini yıkmayı başardı. Böylece füzyon reaktöründe, atom çekirdeklerinin kaynaştığı “plazma çorbası” artık istikrarlı bir şekilde kontrol altında tutulabilecek. Bu gelişme, füzyon enerjisini tahminlerden daha önce kullanabileceğimiz anlamına geliyor. Şirketin reaktörü tokamaklarNASIL ÇALIŞIR? dan çok farklı. Birbirine karşılıklı Tri Alpha’nın makinesi füzyon enerjisinin en büyük engellerinden birini yıktı: Atomların kaynaşmasına zemin hazırlayan plazma bulutu fırlatan iki top “plazma çorbasını” istikrarlı bir şekilde kontrol altında tutmayı başardı. Bunu nasıl yaptı? (cannon), plazmaların şiddetle birbiriyle çarpışmasına ve mer3 Işınlar parçacıkları 1 Makinenin 4 Tri Alpha’nın kezi bir haznede birleşmesine 2Ana hazne plazmanın kenarlarına yanlarındaki plazma makinesi plazmayı 5 Parça yol açıyor. Bu çarpışma plazmaiçinde meydana cık doğru enjekte eder; bulutu ateşleyicileri milisaniye boyunca ış gelen çarpışmalar yı biraz daha ısıtarak 10 milyon üreti ını amaç plazmayı istikrarlı (kanonlar), plazma 11 milyon santigrat (toplacileri sırasında bileşik santigrat dereceye ulaşmasını mda bir hale getirmek ve bir bulutlarını saatte sıcaklıkta tutmaya 6 tan plazma biraz daha e) sağlıyor. Bu merkezi haznenin arada tutmaktır. 1 milyon km hızla başardı. ısınır. ateşler. çevresine konuşlanmış 6 masif nötral ışın enjektörü, dönmekte Plazma bulutu ateşleyicileri Plazma bulutu olan plazma bulutunun kenarlakendi kendine Plazma (Ağır yetecek kadar rına hidrojen atomları göndereParçacıklar hidrojen) manyetik alan üzyon o kadar ucuz, temiz ve bol bir enerji kaynağıdır rek, plazmanın kararlı kalmasılece elektromanyetik alanlardan yararlanarak plazyaratır ki, bu teknoloji kullanıma hazır hale geldiğinde, insanlık na ve sıcaklığını korumasına yardımcı oluyor. Bu arada bulut, ma, dokunulmasına gerek kalmadan kontrol altında tarihinde bir kırılma yaşanacak. Özetle fosil yakıt kullanımanyetik bir alan yaratarak dışarıdan alan girişine gerek Bobinlerin tutulabilecekti. Bunun için TOKAMAK (Rusça bir kımına son verilecek, tüm sanayi dallarında maliyetler düşecek, bırakmıyor. Bu olaya FRC (field reversed configuration) deyarattığı saltma) adı verilen bir cihaz geliştirdiler. Tokamak BUNDAN SONRA NELER OLACAK? iklim değişikliğinin yarattığı olumsuzluklar sona erecek. Kısaniyor. Böylece plazmanın kendisi manyetik alan yaratıyor ve manyetik büyük, metal, içi boş, üzeri güçlü bobinlerle sarılı Tri Alpha’nın bir sonraki makinesi daha büyük alanlar hızlanır ca bazı uzmanlara göre füzyon Dünya’yı kurtaracak. içinde tutuyor. Makinenin 1.8 simit şeklinde bir cihazdır. Bu bobinler, plazmayı sive daha güçlü olacak. Böylece plazmayı ve plazmanın Prototip reaktörün Haziran ayında plazmayı 5 milisaniyem boyundaki daha uzun süre ve daha yüksek sıcaklıklarda midin içinde tutacak ve sıkıştıracak elektromanyetik kaçmasını lik bir süre istikrarlı tuttuğu bildirildi. Şirket yetkilileri bunun, bir insanla hapsedebilecek. Kullanılabilir ölçekte enerji TAHMİNLERDEN ÖNCE bir alan yaratır. engeller füzyon teknolojisinde devrim niteliğinde bir gelişme olduğunu karşılaştırılması yaratabilmesi için 3 milyar santigrat sıcaklığa ABD’de Tri Alpha Energy adında, fazla göze çarpmayan Tokamaklar, Sovyetler Birliği’nde 1950’lerde belirtiyor. ulaşabilmesi gerekecek. bir şirketin geliştirmekte olduğu füzyon reaktörünün prototipi, geliştirilmesinden bu yana füzyon 2 General Fusion isimli şirket şu anda çalışmaya başladığı anda yüzyılın en büyük değişimi meyaraştırmalarının en önemli unsuFÜZYONUN HEDEFİ magnetize hedef füzyon adını verdikleri bir dana gelecek. Ve bu değişimin tahminlerden çok daha önce rudur. 1980’lerde Princeton’da, Bu teknolojilerin en önemli yöntem üzerinde çalışıyor. Bu yöntemde Kuramsal olarak bu teknolojinin başlangıcı 1920’lere da gerçekleşmesi bekleniyor. Japonya’da, İngiltere’de yüzlerce FÜZYONUN SORUNLARI dönmekte olan bir sıvı metal vorteksi (girhedefi başabaş noktasını yanır. Füzyon enerjisini üretme yolunda ilk ciddi çalışmalar Tri Alpha dünyanın tek füzyon reaktörü değil. Yeryüzüne Füzyonu zorlaştıran en önemli etmen atom çekirdeğinin milyon dolara devasa tokamaklar tasarlandı. dap) yaratılıyor; boş olan haznesine bir geçebilmektir. Yani reaktöre 1940’lardan bu yana devam ediyor. 50 yıl önce füzyonun serpiştirilmiş birkaç düzine reaktör daha var ve bunların tümü kaynaşmak istememesidir. Atom çekirdekleri protonlardan Bunların en büyüğü bugün ITER’de inşa edilimiktar plazma enjekte ediliyor. Vorteks sıkışdünyayı kurtarması bekleniyordu. Ne var ki çalışmalar hep farklı evrelerde tamamlanmayı bekliyor. Çoğunluğu üniversigiren enerjiden daha (ve çoğunlukla nötron) oluşur. Dolayısıyla pozitif yüklüdür. Ve yor. ITER’deki araştırmalar ABD, Rusya, AB tırılıyor ve sıkışan vorteksin içindeki plazma düş kırıklığı yarattı. telerin, büyük şirketlerin ve ulusal hükümetlerin mıknatıslardan bildiğimiz üzere benzer yükler birbirini iter. ülkeleri, Çin, Japonya, Güney Kore ve Hindisfazlasını elde etmektir. ısınıyor ve atomları birleşiyor. 10 yıl içinde bünyesinde kurulmuş. En büyüğü Fransa’nın Bu nedenle atomları yan yana getirmek için zorlamak gere tan tarafından finanse ediliyor. FÜZYON İLE başabaş noktasını aşıp, enerji üretimine gegüneyinde kurulmakta olan ve kısa adı ITER Bu teknolojilerin en önemli hedefi başakir. Bunun için atomlar öyle bir noktaya kadar ısıtılmalıdır ki, FİZYON MU, FÜZYON MU? çebileceklerini düşünüyorlar. FİZYONUN FARKI olan Uluslararası Termonükleer Deneysel Rebu noktada çok hızlı hareket ederek elektronlarından kurtul baş noktasını geçebilmektir. Yani reaktöre giren enerjiden 3 Helion Enerji isimli bir diğer şirket ise bir kamyona sıFüzyon genellikle fizyon ile karıştırılır. Nükleaktörü. Bu projeyi uluslararası bir konsorsiyum sunlar. Bunun sonucunda ortaya özgür dolaşan bir elektron daha fazlasını elde etmektir. ğabilecek boyutta bir prototip üzerinde çalışıyor. 6 yıl içinde er fizyonda, uranyum –235 gibi büyük atomlar destekliyor. 20 milyar dolara mal olması bekbulutu ve çıplak çekirdekler çıkar ve adına plazma denir. ticari reaktörler üretebileceklerini ileri sürüyorlar. daha küçük atomlara bölünür. Bu işlemin sonu lenen proje, bir aksilik çıkmazsa 2027’de taPlazma bu kadar yüksek sıcaklıklara kadar çıkartılabilirse, HEDEFE NİÇİN ULAŞILAMIYOR? Bu konuda faaliyette bulunan diğer şirketlerin bazıları cunda çok büyük enerji çıkar ama aynı zamanda mamlanacak. çekirdeklerin bir kısmı birbirine çarparak birleşir. Tri Alpha şirketinin kurucularından ve teknolojiden sorum şöyle: Industrial Heat, Lawrence Plasma Physics, Tokamak büyük sorunlara yol açar. Uranyum, nadir bulu Füzyon araştırmaları aşırı oranda zaman, Bunun için aşırı düzeylerde basınç ve ısı gerekir. Güneşin lu genel müdürü Michl Binderbauer büyük uluslararası füzyon Energy, Lockheed Martin vb… nan ve sonlu bir kaynaktır; fizyon tesisleri çok para ve yetişmiş eleman “yiyen” bir alan. Büiçindeki koşullar buna uygundur: Sıcaklık 17 milyon santigrat tesislerinde bugüne dek dişe dokunur bir sonuç alınamamapahalı ve tehlikelidir. Örnek olarak Three Mile Fizyon: Bir atom tün bu devasa harcamalara karşın bugüne dek derece civarındadır. Dünya’da ise yakıt miktarı güneşe göre sının nedenlerini şöyle açıklıyor: “Bu tesislerin büyüklüğüne, Island, Çernobil ve Fukuşima’yı gösterebiliriz. çekirdeğinin daha bu alanda dişe dokunur bir sonuç alınmamış çok daha az olduğu için füzyonu gerçekleştirmek için gere içinde binlerce kişinin çalışmasına, finansmanı konusunda ACİL ÇÖZÜM BEKLEYEN SORUNLAR Ayrıca radyoaktivitesi yüzyıllarca süren, devasa olması, füzyona kötü bir şöhret kazandırdı; Özel sektörün hızla sonuca ulaşmak istemesine karşın küçük parçalara ken sıcaklık 100 milyon santigrat dereceden başlar. yaşanan siyasi çıkar çatışmalarına bağlı olarak işler ağır yümiktarlarda zehirli atık üretir. çoğu insan füzyon enerjisinin yalnızca bir hahâlâ çözmedikleri bazı sorunlar söz konusu. Biri, reaktörBu, sorunlardan yalnızca bir tanesidir. İkinci sorun ise bölünmesiyle elde rüyor. Ayrıca projelere katkıda bulunan akademisyenlerin Nükleer füzyon ise nükleer fizyonun tersidir: yal olduğunu, gerçekleşmesinin asla mümkün lerde yakıt olarak neyin kullanılacağı ile ilgili.. Örneğin Tri yakıtın plazma halinde olmasıdır. Plazma ise tuhaf bir yeterli zaman ayıramaması gecikmelere yol açıedilen enerji. Atomları bölmek yerine küçük atomlar daha büolmadığını düşünüyor. Alpha döteryum ile tritium kullanıyor. Ancak tritium nadir buluhaldir; maddenin dördüncü hali olarak ne sıvı, ne yor. Araştırmalar çok yavaş, çok temkinli, payüklerini oluşturmak üzere bir araya getirilir. Bu FÜZYON nuyor; dolayısıyla üretilmesi gerekiyor. Ayrıca reaksiyonunun katı, ne de gazdır. Plazmaya bu kadar yüksek rasal konulara çok fazla odaklanmış şekilde işlemin de sonunda, çok büyük enerji çıkar. sonucunda çıkan serbest nötronlar zaman içinde radyoaktif sıcaklık ve basınç uyguladığınız zaman çuval GÜVENLİ Mİ? SON 10 YILDA YEŞEREN ilerliyor. Bir üniversite laboratuvarında ortaFüzyonun bilimkurgusal bir şöhreti olmakla içindeki kediler gibi vahşileşir ve kontrol altınolabiliyor. General Fusion buna çözüm olarak kurşun ve litEvet. Fizyondan farklı ya çözüm değil makale çıkıyor.” VancouUMUTLAR birlikte, aslında her gün füzyonun meydana ge da tutulamaz hale gelir. Bunu kontrol altında yum bileşimi kullanmayı tercih ediyor. Bu bileşim nötronların ver’daki General Fusion şirketinin kuruculaolarak füzyon zincirleme Ne var ki son 10 yılda bu alanda yeni lişini izliyoruz. Güneş füzyon sayesinde parlar. tutmak, sıkıştırmak ve ısıtmak gibi işlemleri hiç kaçmasını engelliyor. rından Michel Laberge ise büyük kuruluşları bir cephe açıldı. Yeni kurulmuş bir takım kübir reaksiyon değildir. Güneş devasa bir füzyon reaktörüdür; sürekli dokunmadan yapmanız gerekir, çünkü 100 Füzyon enerjisinin ne zaman ticari kullanıma gireceği şöyle eleştiriyor: “Büyük kuruluşların birinci çük şirketler füzyon reaktörlerinin bugüne dek Dolayısıyla sızıntı olarak hidrojen çekirdeklerini çarpıştırarak daha milyon derecedeki plazmaya dokunan anında sorusuna Princeton Laboratuvarı yöneticisi Prager şu yanıtı hedefi temiz enerji üretmek değil, makale Füzyon: Atom aşılamayan en önemli sorununun üzerine giağır elementlere dönüştürür ve yan ürünlerini buharlaşır. veriyor: “Füzyonun gerçekleşmesi kaçınılmaz. Küçük şirketyapmaz ve erimez. yayınlamak. Konferanslara gidiliyor, o ana derek çözüm üretmeye çalışıyor. Ve ancak bu çekirdeklerinin bize güneş ışığı olarak gönderir. lerin düşündüğü gibi ticari füzyona 10 yıl içinde kavuşmak Özetle Dünya’da küçük bir yıldızın doğumunu kadar neler yapıldığı en ince ayrıntılarına kaşekilde, bürokrasiye takılmadan, çalışmaların kaynaşmasıyla elde Füzyon bir enerji kaynağı olarak mükemmel gerçekleştiriyorsunuz. Bunun için plazmayı istikrarlı olanaksız ama 1940’larda füzyon şebekeye girecek. Sanki dar anlatılıyor. Bu ideal bir durum. Ama gerçek özel sektörde hız kazanabileceğine inanılıyor. dir; nükleer fizyona göre 34 misli fazla enerji bir hale getirmek için yeterince sıcak ve bu kararlılığı yeteçok uzakmış gibi görünen bu tarih, iklim değişikliğinde kritik edilen enerji. dünyanın en acil şekilde temiz enerjiye ihtiyacı var.” Parasal olarak yüksek oranda risk alabilen üretir. Yakıtı da toksik değildir, fosil hiç değildir rince uzun tutmak şarttır. bir rol oynayacak.” yatırımcılardan destek alan bu şirketlerin adı ve nadir bulunan bir element de değildir. Füzyon çoğunlukla bilinmiyor; örneğin General Fusion, YENİ YAKLAŞIMLAR hidrojen gibi bol miktarda bulunan elementlerle Reyhan Oksay EN İLERİ TEKNOLOJİLER GEREKLİ Helion Energy ve Tri Alpha gibi. 1Tri Alpha şirketinin kurucularından Norman Rostoker çalışır. Çalışması sırasında ortaya bir aksilik çıktığında füzTime, 2 Kasım 2015 Füzyon yaratmak için kullanılan en yaygın yöntemlerden 1990’ların başlarında füzyon teknolojisini çok büyük paraŞirketler tanınmamış, ama yatırım yapanların çoğu tanın yon reaktörleri erimez; yalnızca durur. Radyoaktif atık ya hiç http://www.technologyreview.com/news/531836/doeslockheedmış kişiler: Jeff Bezos (Amazon’un kurucusu), Peter Thiel (Pay çıkartmaz; ya da çok az çıkartır. Ayrıca hava kirliliği de ya biri plazmayı manyetik olarak kontrol altına almaktır. Füzyon lar yiyen tokomak hegemonyasından kurtarmaya soyundu. martinreallyhaveabreakthroughfusionmachine/ peşindeki bilim insanları plazmaların elektromanyetizmaya Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’daki sistemin füzyon reaktöründe http://www.sciencealert.com/mitresearchershavedesignedasimplePal’ın kurucularından), Paul Allen (Microsoft’un kurucuların ratmaz; yan ürünü ise helyumdur. fusionreactorthatcouldberunningin10years karşı çok duyarlı olmasından yararlanmayı düşündüler. Böy dan) Goldman Sachs, vb.. daha iyi sonuç vereceğini düşündü. http://www.ans.org/pubs/journals/fst/a513?gclid=CPiW7Nqegck ve yanıtlanamayan 10 SORU FİZİK 7 CAM NEDİR? SIVI MI, KATI MI? Cam, yavaş yavaş akan bir sıvı değildir; tuhaf olsa da katı sınıfına girer. Şekilsiz bir katı olarak nitelendirilmesinin nedeni, gerçek bir katıya özgü düzenli moleküler bir yapıya sahip olmamasıdır. Yine de sıvı olarak kabul edilemeyecek kadar serttir. Aslında bir pencere camındaki birkaç atomunun yer değiştirmesi için bir milyar yıl geçmesi gerekir. Ne var ki cam ile ilgili hiçbir şey net değildir. Sıvı halden şekilsiz bir katıya dönüşmesini ve inatla opak kalmasını açıklamak kolay değildir. Sıvı halden katı hale dönüşen malzemelerin pek çoğunda, moleküller anında yeni bir düzene geçer. Bu süreçte sıvı içinde özgürce dolaşan moleküller, birdenbire sıkıca örülmüş bir yapının içine hapsolurlar. Ancak cam üfleyicilerinin kırmızısıcak sıvısından saydam katıya dönüşüm bu şekilde cereyan etmez. Ani bir değişim yerine moleküllerin hareketi sıcaklığın düşmesiyle azalır; sıvılara özgü yapısal dağınıklığını korurken, katının fiziksel özelliklerini kazanır. Başka bir deyişle camın tüm hallerinde sıra dışı bir olguyla karşılaşırız: Sıvının kaotik moleküler düzeni bulunduğu yerde sabitlenir. Bu tuhaf hareketin altında yatan süreç hâlâ net olarak anlaşılmış değil. Tokyo Üniversitesi’nden Hajime Tanaka, “Süreç ile ilgili açıklamaların sayısı bilim insanlarının sayısına eşittir” diye konuşuyor. Olası açıklamalardan biri enerji kullanımı ile ilgilidir. Bir sistem içindeki enerji transferini belirleyen termodinamik yasalarına göre toplu haldeki tüm moleküller, dışarıdan bir etki olmaksızın, her zaman yüksek enerjiden düşük enerjiye doğru akar. Fakat herhangi bir sistemin içinde bazı kısımlar, diğerlerinden farklı davranışlar sergileyebilir. Bu da bir grup farklı molekülün farklı bir yapılaşmada yerleşebileceği anlamına gelir. Farklı bir yapılaşma, bütün olarak geriye dönüşü olmayan kaotik bir düzen demektir. Termodinamik yasaları bile camın tuhaf davranışlarını açıklamak için yeterli değil. Düşük enerjiye doğru itilme belki de temel tetikleyicidir. Bu da maksimum düzensizlik haline doğru önüne geçilemeyen bir eğilimdir. En akla yatkın öneri bu olmakla birlikte, bu da düzenli katıların nasıl hayatta kaldığı sorusunu doğurur. Tanaka henüz umudunu yitirmiş sayılmaz: “Şimdiye kadar kristalizasyon ve cam geçişi birbirlerinden bağımsız olarak inceleniyordu. Ancak ben camın oluşurken kristallerden çok da farklı olmayan bir yapılanma içine girdiğine inanıyorum. Kristalleşme, birbirini tekrarlayan geometrik yapısına bağlı olarak kolay analiz edilebilir.” Eğer Tanaka haklıysa cam en sonunda kristal berraklığına kavuşabilecek. Reyhan Oksay New Scientist, 5 Eylül 2015 F