Amerikalı bilim adamları, nükleer füzyondan enerji yaratmaya yönelik uzun süredir ulaşılması zor bir hedefte büyük bir atılım olarak adlandırdıkları şeyi duyurdular.
ABD Enerji Bakanlığı 13 Aralık 2022'de bilim adamlarının ilk kez -ve onlarca yıllık denemeden sonra- süreçten, koymaları gerekenden daha fazla enerji çıkarmayı başardıklarını söyledi.
Ancak gelişme ne kadar önemli? Ve bol, temiz enerji sağlayan uzun zamandır aranan füzyon hayali ne kadar uzakta? Carolyn KuranzFüzyon rekorunu henüz kıran tesiste çalışmış olan Michigan Üniversitesi'nde nükleer mühendislik doçenti, bu yeni sonucu açıklamaya yardımcı oluyor.
Füzyon Odasında Ne Oldu?
Fusion biraz daha az toplam kütleye sahip bir veya daha fazla yeni atom oluşturmak için iki atomu birleştiren bir nükleer reaksiyondur. Kütle farkı, Einstein'ın ünlü denklemi E = mc tarafından açıklandığı gibi enerji olarak salınır.2 , burada enerji eşittir kütle çarpı ışık hızının karesi. Işık hızı muazzam olduğundan, çok küçük bir kütle miktarını enerjiye dönüştürmek - füzyonda olduğu gibi - benzer şekilde muazzam miktarda enerji üretir.
ABD hükümetinin araştırmacıları Ulusal Ateşleme Tesisi California'da ilk kez "füzyon ateşlemesi" olarak bilinen şeyi gösterdiler. Tutuşma, bir füzyon reaksiyonunun, bir dış kaynaktan reaksiyona girenden daha fazla enerji üretmesi ve kendi kendini idame ettirmesidir.
Ulusal Ateşleme Tesisinde kullanılan teknik, aynı anda 192 lazerin ateşlenmesini içeriyordu. 0.04 inç (1 mm) yakıt peleti döteryum ve trityumdan yapılmış - ekstra nötronlu hidrojen elementinin iki versiyonu - altın bir teneke kutuya yerleştirildi. Lazerler teneke kutuya çarptığında, yakıt peletini kurşun yoğunluğunun yaklaşık 20 katına ve 5 milyon Fahrenheit (3 milyon Santigrat) dereceye kadar ısıtan ve sıkıştıran X-ışınları üretirler - yüzeyden yaklaşık 100 kat daha sıcak güneş. Bu koşulları yeterince uzun süre koruyabilirseniz, yakıt birleşecek ve enerjiyi serbest bırakacaktır.
Deney sırasında yakıt ve bidon saniyenin birkaç milyarda biri içinde buharlaşıyor. Araştırmacılar daha sonra ekipmanlarının ısıya dayanmasını ve füzyon reaksiyonu tarafından salınan enerjiyi doğru bir şekilde ölçmesini umuyorlar.
Peki Neyi Başardılar?
Bir füzyon deneyinin başarısını değerlendirmek için fizikçiler, füzyon sürecinden salınan enerji ile lazerlerdeki enerji miktarı arasındaki orana bakarlar. Bu oran kazanç denir.
Bir kazancın üzerindeki herhangi bir şey, füzyon işleminin, iletilen lazerlerden daha fazla enerji saldığı anlamına gelir.
5 Aralık 2022'de Ulusal Ateşleme Tesisi, tamamı saniyenin birkaç milyarda biri içinde yer alan iki milyon jul lazer enerjisiyle (yaklaşık bir saç kurutma makinesini 15 dakika çalıştırmak için gereken güç miktarı) bir yakıt peleti fırlattı. Bu, bir füzyon reaksiyonunu tetikledi ve üç milyon joule yayınladı. Bu, yaklaşık 1.5'lik bir kazanç anlamına geliyor ve önceki kazanç rekorunu kırıyor. 0.7 tesis tarafından Ağustos 2021'de elde edildi.
Bu Sonuç Ne Kadar Önemli?
füzyon enerjisi için enerji üretiminin “kutsal kâsesi” olmuştur. neredeyse yarım yüzyıl. 1.5'lik bir kazanç, inanıyorum ki, gerçekten tarihi bir bilimsel atılım olsa da, füzyonun geçerli bir enerji kaynağı olması için daha kat edilmesi gereken çok yol var.
2 milyon joule lazer enerjisi, 3 milyon joule füzyon veriminden daha az iken tesisi neredeyse aldı. Lazerleri üretmek için 300 milyon joule bu deneyde kullanıldı. Bu sonuç, füzyon ateşlemesinin mümkün olduğunu göstermiştir, ancak sadece bir sistem değil, tüm uçtan uca sistem dikkate alındığında, füzyonun net bir pozitif enerji dönüşü sağlayabileceği noktaya kadar verimliliği artırmak için çok çalışma gerekecektir. lazerler ve yakıt arasındaki tek etkileşim.
Nelerin Geliştirilmesi Gerekiyor?
Bilim adamlarının bu sonucu elde etmek için onlarca yıldır sürekli olarak geliştirdikleri füzyon yapbozunun birkaç parçası var ve daha fazla çalışma bu süreci daha verimli hale getirebilir.
İlk olarak, lazerler sadece 1960'te icat edildi. ABD hükümeti ne zaman Ulusal Ateşleme Tesisinin inşaatı 2009 yılında tamamlandıteslim edebilen dünyanın en güçlü lazer tesisiydi. bir hedefe bir milyon jul enerji. Bugün ürettiği iki milyon joule, ürettiğinden 50 kat daha enerjiktir. dünyadaki bir sonraki en güçlü lazer. Daha güçlü lazerler ve bu güçlü lazerleri üretmenin daha az enerji yoğun yolları, sistemin genel verimliliğini büyük ölçüde artırabilir.
Füzyon koşulları sürdürmek çok zor, Ve herhangi biri kapsül veya yakıtta küçük kusur enerji gereksinimini artırabilir ve verimliliği azaltabilir. Bilim adamları çok ilerleme kaydetti enerjiyi lazerden kutuya daha verimli bir şekilde aktarın ve Bidondan yakıt kapsülüne X-ışını radyasyonu, ancak şu anda yalnızca yaklaşık 10 yüzde 30 toplam lazer enerjisinin büyük bir kısmı teneke kutuya ve yakıta aktarılır.
Son olarak, yakıtın bir kısmı olan döteryum doğal olarak deniz suyunda bol miktarda bulunur, trityum çok daha nadirdir. Füzyonun kendisi aslında üretir trityum, bu nedenle araştırmacılar bu trityumu doğrudan hasat etmenin yollarını geliştirmeyi umuyorlar. Bu arada, var gerekli yakıtı üretmek için mevcut diğer yöntemler.
Füzyonun eviniz için elektrik üretmesinden önce, bu ve diğer bilimsel, teknolojik ve mühendislik engellerinin aşılması gerekecek. Füzyon enerji santralinin maliyetini sıfırın altına çekmek için de çalışma yapılması gerekecek. Ulusal Ateşleme Tesisinin 3.5 milyar ABD doları. Bu adımlar hem federal hükümetten hem de özel sektörden önemli yatırımlar gerektirecektir.
Füzyon etrafında dünya çapında birçok başka laboratuvarla birlikte küresel bir yarış olduğunu belirtmekte fayda var. farklı teknikler peşinde. Ancak Ulusal Ateşleme Tesisinden alınan yeni sonuçla, dünya ilk kez, füzyon hayali gerçekleştirilebilir.
Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.
Resim Kredi: ABD Enerji Bakanlığı/Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı
