Nükleer füzyon kullanımına ilişkin araştırmalar son zamanlarda önemli ilerlemeler kaydetmiştir. Örneğin, Mart ayının sonunda Greifswald araştırmacıları, Wendelstein 7-X füzyon reaktörünün plazma odasında yaklaşık 50 milyon derece sıcaklıkta bir hidrojen plazması üretebildi ve bunu sekiz dakika boyunca sabit tutabildi.
Bu kadar sıcak bir plazmanın kararlı kalabilmesi için nükleer füzyon tesislerinde güçlü manyetik alanlar tarafından damar duvarından uzak tutulması sağlanır. Bununla birlikte, türbülans ve gürültü oluştuğundan, plazmayı mümkün olduğu kadar uzun süre mümkün olan en yüksek sıcaklıklarda tutmak teknik olarak oldukça zordur. Plazma kabı ne kadar büyük olursa, bu bozulmaların etkisi o kadar az olur, bu da yapım aşamasında olan ITER reaktörünün çapının 40 metre olmasının nedenlerinden biridir. Bununla birlikte, dünyanın her yerinden araştırma grupları ve şirketler daha küçük, daha kompakt ve dolayısıyla daha ucuz reaktörler üzerinde çalışıyor.
Garching’deki Max Planck Plazma Fiziği Enstitüsü’nden (IPP) araştırmacılar şimdi, plazma ile damar duvarı arasındaki mesafeyi önemli ölçüde azaltmak için bir yöntem buldular. Bu, güç üretmek için daha küçük ve daha ucuz füzyon reaktörlerinin inşa edilmesini sağlayabilir. Çalışma, Physical Review Letters dergisinde yayınlandı.
Plazma ısınmaya devam ediyor
IPP araştırmacılarının bulduğu çözüm başka bir sorunla ilgili. Nükleer füzyon bu tür reaktörlerde fiilen tutuştuğunda – daha da yüksek sıcaklıklarda – yalnızca enerjisi sonunda reaktörde elektrik üretmek için kullanılan hızlı nötronlar salınmaz. Plazma da önemli ölçüde ısınır ve plazmayı giderek daha fazla kirleten helyum-4 atomları oluşur.
Özellikle sıcak ve hızlı hareket eden iyonlar daha sonra özel manyetik alanlar tarafından reaktör için bir tür egzoz olan saptırıcı olarak adlandırılan tungsten zırhlı plaka bölgelerine yönlendirilir. IPP’de kenar ve duvar plazma departmanı başkanı Ulrich Stroth, “Isıyı saptırıcıda plazmadan alıyoruz. Gelecekteki enerji santrallerinde, helyum-4 füzyon ürünü de buradan havalandırılacaktır” diye açıklıyor.
Bu zırha rağmen, onu korumak için plazma kenarı saptırıcıdan uzak tutulmalıdır. ASDEX Upgrade deneysel reaktöründe bu en az 25 santimetre idi. IPP araştırmacıları artık mesafeyi beş santimetrenin altına indirmeyi başardılar.
Sözde X-noktası yayıcı, yalnızca UV ışığını değil, aynı zamanda saptırıcının üzerindeki halka şeklindeki bir alanda görünür mavi ışığı da yayar. Soldaki resimde bir fotoğraf çekimi gösterilmektedir (soğuk plazma kenarının normal kırmızı parıltısı altında). X noktası yayıcının sayısal bir simülasyonu sağda görülebilir.
(Resim: MPI for Plasma Physics/E. Huett/O. Pan)
UV aralığında güçlü bir şekilde yayılan bir hacim
Bunu yapmak için, sözde bir X-nokta yayıcı kullandılar: Araştırmacılar plazmayı daha da soğutmak için nitrojen eklediler. Özel şekilli manyetik alanlarda, azot safsızlıklarının miktarı belirli bir seviyeyi aştığında, özellikle UV ışınlarını yayan küçük, yoğun bir hacim oluşur. Araştırmacılar, X noktası emitörü kullanıldığında, daha önce düşünülenden çok daha fazla termal enerjinin UV radyasyonuna dönüştürüldüğünü bulmuşlardır. Plazma daha sonra enerjinin yüzde 90’ına kadarını her yöne yayar.
Plazma saptırıcıya daha yakın hareket ettirilebildiğinden, reaktör kabı daha iyi kullanılabilir. İlk hesaplamalar, damar optimal bir şekle sahip olsaydı, aynı boyut için plazma hacminin neredeyse iki katına çıkabileceğini gösteriyor. Bu aynı zamanda elde edilebilir füzyon gücünü de artıracaktır. Araştırmacılar, önce bunun gerçekten böyle olup olmadığını daha fazla deneyde kontrol etmelidir.
(wst)
Haberin Sonu
Bu kadar sıcak bir plazmanın kararlı kalabilmesi için nükleer füzyon tesislerinde güçlü manyetik alanlar tarafından damar duvarından uzak tutulması sağlanır. Bununla birlikte, türbülans ve gürültü oluştuğundan, plazmayı mümkün olduğu kadar uzun süre mümkün olan en yüksek sıcaklıklarda tutmak teknik olarak oldukça zordur. Plazma kabı ne kadar büyük olursa, bu bozulmaların etkisi o kadar az olur, bu da yapım aşamasında olan ITER reaktörünün çapının 40 metre olmasının nedenlerinden biridir. Bununla birlikte, dünyanın her yerinden araştırma grupları ve şirketler daha küçük, daha kompakt ve dolayısıyla daha ucuz reaktörler üzerinde çalışıyor.
Garching’deki Max Planck Plazma Fiziği Enstitüsü’nden (IPP) araştırmacılar şimdi, plazma ile damar duvarı arasındaki mesafeyi önemli ölçüde azaltmak için bir yöntem buldular. Bu, güç üretmek için daha küçük ve daha ucuz füzyon reaktörlerinin inşa edilmesini sağlayabilir. Çalışma, Physical Review Letters dergisinde yayınlandı.
Plazma ısınmaya devam ediyor
IPP araştırmacılarının bulduğu çözüm başka bir sorunla ilgili. Nükleer füzyon bu tür reaktörlerde fiilen tutuştuğunda – daha da yüksek sıcaklıklarda – yalnızca enerjisi sonunda reaktörde elektrik üretmek için kullanılan hızlı nötronlar salınmaz. Plazma da önemli ölçüde ısınır ve plazmayı giderek daha fazla kirleten helyum-4 atomları oluşur.
Özellikle sıcak ve hızlı hareket eden iyonlar daha sonra özel manyetik alanlar tarafından reaktör için bir tür egzoz olan saptırıcı olarak adlandırılan tungsten zırhlı plaka bölgelerine yönlendirilir. IPP’de kenar ve duvar plazma departmanı başkanı Ulrich Stroth, “Isıyı saptırıcıda plazmadan alıyoruz. Gelecekteki enerji santrallerinde, helyum-4 füzyon ürünü de buradan havalandırılacaktır” diye açıklıyor.
Bu zırha rağmen, onu korumak için plazma kenarı saptırıcıdan uzak tutulmalıdır. ASDEX Upgrade deneysel reaktöründe bu en az 25 santimetre idi. IPP araştırmacıları artık mesafeyi beş santimetrenin altına indirmeyi başardılar.
Sözde X-noktası yayıcı, yalnızca UV ışığını değil, aynı zamanda saptırıcının üzerindeki halka şeklindeki bir alanda görünür mavi ışığı da yayar. Soldaki resimde bir fotoğraf çekimi gösterilmektedir (soğuk plazma kenarının normal kırmızı parıltısı altında). X noktası yayıcının sayısal bir simülasyonu sağda görülebilir.
(Resim: MPI for Plasma Physics/E. Huett/O. Pan)
UV aralığında güçlü bir şekilde yayılan bir hacim
Bunu yapmak için, sözde bir X-nokta yayıcı kullandılar: Araştırmacılar plazmayı daha da soğutmak için nitrojen eklediler. Özel şekilli manyetik alanlarda, azot safsızlıklarının miktarı belirli bir seviyeyi aştığında, özellikle UV ışınlarını yayan küçük, yoğun bir hacim oluşur. Araştırmacılar, X noktası emitörü kullanıldığında, daha önce düşünülenden çok daha fazla termal enerjinin UV radyasyonuna dönüştürüldüğünü bulmuşlardır. Plazma daha sonra enerjinin yüzde 90’ına kadarını her yöne yayar.
Plazma saptırıcıya daha yakın hareket ettirilebildiğinden, reaktör kabı daha iyi kullanılabilir. İlk hesaplamalar, damar optimal bir şekle sahip olsaydı, aynı boyut için plazma hacminin neredeyse iki katına çıkabileceğini gösteriyor. Bu aynı zamanda elde edilebilir füzyon gücünü de artıracaktır. Araştırmacılar, önce bunun gerçekten böyle olup olmadığını daha fazla deneyde kontrol etmelidir.
(wst)
Haberin Sonu