Füzyon gücünde tarihi muvaffakiyet: Greenwald limitinin 10 katına ulaşıldı

Şayet net-pozitif füzyon enerjisi elde edilecekse bunun için öncelikle yüksek yoğunluğa ulaşmak gerekiyor. Çünkü ne kadar çok atom çekirdeği birbirine çarparsa, tepki o kadar verimli olmakta. Yaklaşık 40 yıl evvel Martin Greenwald, tokamak plazmalarının kararsız hale geldiği bir yoğunluk hududu tespit etmiş bu, Greenwald limiti olarak isimlendirilmişti. On yıllar boyunca bu hudut, en âlâ ihtimalle iki kat aşıldı. Lakin artık fizikçiler, Greenwald limitinin 10 katında kararlı olan bir tokamak plazması üretmeyi başararak tarihi bir işe imza attılar.

Füzyonda bir eşiğe daha ulaşıldı

Son yıllarda füzyon gücünde daha evvel hiç olmadığı kadar tarihi gelişmeler yaşanıyor. Wisconsin-Madison Üniversitesi’ndeki fizikçilerin Greenwald limitinin 10 katında kararlı olan bir tokamak plazması üretmeyi başarmış olmaları da bir öbür tarihi muvaffakiyet. Araştırmacılar, Greenwald limitinin çok üzerinde çalışabilen bu olağandışı kabiliyeti keşfetmenin, füzyon üretimini artırmak ve makine hasarını önlemek için değerli olduğuna dikkat çekiyor.

Bilim insanların başarımı tokamak aygıtlar özelinde gerçekleştirildi. Bilmeyenler için, tokamak, plazmayı manyetik alanla hapsederek nükleer füzyon için gerekli şartları sağlayan halka biçiminde toroidal aygıttır. Bu çörek formundaki aygıtlar, füzyon için gereken yüksek sıcaklık ve yoğunluğa ulaşmak için gerekli olan plazmayı hapsetmede başarılı oldukları için günümüz füzyon çalışmalarında öncelikli olarak tercih ediliyor.

Ancak bu tasarım birebir vakitte plazmada kararsızlıklara da yol açabiliyor: yoğunluğu arttıkça, plazma daha türbülanslı hale geliyor ve plazmanın tüm gücünü duvara vermesine ve soğumasına neden oluyor. Araştırma grubu Madison Symmetric Torus ya da MST adında bir çeşit tokamak aygıtını kullandı. Wisconsin Üniversitesi’ne nazaran, öteki tokamaklardan farklı olarak MST plazmalarını barındıran metal halka kalın ve epey iletken, bu da daha kararlı çalışmaya müsaade veriyor.

Nasıl yaptıklarını kesin olarak bilmiyorlar

Araştırmacılar elde ettikleri sonuçlardan emin olsalar da bu sonucun beklenmedik olduğunu söylüyor. Takım, MST’nin öbür tokamaklara nazaran farklı istikametlerini belirlemeye çalışıyor. Bilindiği üzere MST, başkalarından çok farklı zira birçok tokamaktan daha kalın bir duvara sahip. Ayrıyeten birçok tokamak daha düşük dirençli plazmalar üretiyor, bu nedenle çalışmak için bizim yaptığımız üzere bu büyük voltajlara muhtaçlık duymuyorlar.

Bununla birlikte araştırma grubu, sonuçları konusunda da ihtiyatlı davranıyor. Bilim insanları, elde ettikleri sonuçların düşük manyetik alanlı, düşük sıcaklıklı bir plazmada elde edildiğine dikkat çekiyor. Yeniden bunu yapan birinci şahıslar onlar ve araştırmalara devam ederek ölçeği büyütmek istiyorlar.

Greenwald limiti nedir?

Greenwald limiti, spesifik olarak plazma basıncının manyetik alan basıncına oranı ile ilgili bir durum. İsmini fizikçi Martin Greenwald’dan alan Greenwald limiti, manyetik olarak hapsedilmiş bir füzyon plazması boyunca sürdürülebilecek azamî basınç ölçüsünü tanımlayan kritik bir eşiği tabir ediyor.

Füzyon tepkisinde plazma basıncı, manyetik alan basıncında makul bir eşiği aştığında tokamak içerisinde plazmanın koruma edilmesi ve tepkinin ilerletilmesi bozuluyor yahut kararsızlıklara sebebiyet veriyor. Ayrıyeten bu limitin aşılması, tokamak’ın kendisine de büyük ziyanlar verebilir.

Daha evvelki haberlerimizde aktardığımız üzere, tokamak’lar ve stellarator üzere nükleer füzyon reaktörlerinde hedef, füzyon tepkilerinin gerçekleşebileceği ve büyük ölçülerde güç üretilebileceği şartlara ulaşmak ve bu şartları sürdürebilmektir. Buradaki en kıymetli zorluklardan biri, füzyon için gerekli olan çok sıcak plazmayı denetim etmek ve sürdürülebilir halde tutmaktır.