İnsanoğlunun her şeyi kontrol etme merakının, büyük teknolojik ilerlemelerin keşfedilmesine yol açtığını biliyoruz. İçinde bulunduğumuz yüzyılda insanoğlunun karşı karşıya olduğu en büyük sorunlardan biri de enerji krizidir. Bu, nükleer füzyonu gerçekleştirmek için gerekli tüm yönlerin geliştirilmesi gerektiği anlamına gelir. bu çin yapay güneş nükleer füzyonu gerçekleştirmeye ve enerji krizi sorunlarını sona erdirmeye yakındır.
Bu yazımızda sizlere Çin'deki suni güneşin ne olduğunu, özelliklerini ve küresel enerji paradigması için ne kadar önemli olduğunu anlatacağız.
Çin'in yapay güneşi nedir?
En yakın yıldızımızla aynı enerji kaynağını kullandığı için ona yapay güneş diyorlar. Füzyon adı verilen teknik bir adla, bilimdeki en umut verici gelişmelerden biridir: büyük güçlerin onlarca yıldır peşinde koştuğu neredeyse temiz bir enerji kaynağı. Öyle ki elli yıl önce denildi ki sadece elli kaldı...
Ancak, yaklaşıyoruz gibi görünüyor. Diğer şeylerin yanı sıra, Çin en uzun nükleer füzyon reaksiyonu rekorunu kırdığı için: 120 saniye boyunca 101 milyon santigrat derece.
İlk olarak, devam edip nükleer füzyonun gerçekte ne olduğunu açıklayacağız. Geleneksel nükleer enerji santralleri, fisyondan enerji açığa çıkararak çalışır. Yani atomu "kırmak". Böylece, nötronlarla bombardımana tutulan zenginleştirilmiş uranyum, bir nükleer zincirleme reaksiyon başlatmak için kullanılır.
Bu fabrikalar yarım asrı aşkın süredir faaliyet gösteriyor. Özel, Şebekeye bağlı ilk nükleer enerji santrali 1954'te Sovyetler Birliği'nde tamamlandı. Ancak Çernobil nükleer felaketleri dizisinin bize gösterdiği gibi, bunlar risksiz değiller.
Bir yanda kontrolsüz zincirleme reaksiyonlarımız var. Sonuçları felaket olsa da, bu tür olaylar son derece anormaldir. Nükleer fisyonla ilgili asıl sorun, ürettiği ve yüzlerce yıl tehlikeli bir şekilde radyoaktif kalabilen atıktır.
Tersine, nükleer füzyon veya yapay bir güneş çok az atıkla veya hiç atık olmadan güvenli bir şekilde güç üretme yeteneği sunar. Düşük karbon ayak izi sayesinde, iklim değişikliğine karşı mücadelede güçlü bir araç olabilir.
Nükleer füzyon nasıl elde edilir?
Nasıl elde edilir? Esasen, iki hafif çekirdeği tek bir ağır çekirdekte birleştirerek onları muazzam bir basınca ve aşırı yüksek sıcaklıklara maruz bırakır. Reaksiyon aynı zamanda enerji açığa çıkarır çünkü ortaya çıkan çekirdekler tek başına ilk iki çekirdekten daha az kütlelidir.
Tipik olarak, yapay bir güneş oluşturmak için kullanılan yakıt, döteryum ve trityum izotoplarına dayanır. Döteryum deniz suyundan, trityum ise lityumdan çıkarılabilir.. Her iki element de mutlak bollukta bol miktarda bulunur, uranyum ile karşılaştırıldığında neredeyse sonsuzdur. Örneğin, bir litre deniz suyundaki döteryum, üç yüz litre petrole eşdeğer enerji üretebilir.
Füzyon sırasında açığa çıkan enerjiyi anlamak için birkaç gram yakıtın terajoule üretebileceğini hesaba katmak yeterlidir: gelişmiş bir ülkede bir kişinin altı yıl boyunca enerji ihtiyacını karşılayacak kadar.
Füzyon reaksiyonları da atık üretir. Çoğu inert bir gaz olan helyumdur. Bununla birlikte, trityumdan türetilen az miktarda radyoaktif atık da üretilir.
Neyse ki, fisyon muadillerinden çok önce bozunuyorlar. Spesifik olarak, yüz yıldan daha kısa bir sürede yeniden kullanılabilir veya geri dönüştürülebilirler. Öte yandan, füzyon sırasında meydana gelen nötron akışı, koruma olmaksızın yavaş yavaş radyoaktif hale gelen çevredeki malzemeleri etkiler. Öyleyse, reaktör yapısının korunması bir başka önemli husus olacaktır.
Çin'in yapay güneşi nasıl çalışıyor?
Tamam, artık trityum ve döteryum yakıtlarımız ve temel çalışma prensiplerimiz var. Ancak bu süreç tam olarak nasıl işliyor? Öyleyse, teoriden pratiğe geçerken tuzaklar burada başlıyor.
Beklediğimiz gibi çok yüksek basınçlar ve sıcaklıklar uygulamak gerekiyordu. Yakıtı son derece sıcak bir plazmaya dönüştürmeye yetecek kadar. Atomlar en az 100 milyon santigrat derece sıcaklıkta birbirleriyle çarpışmalıdır, onları nükleer çekimin elektriksel itmeyi yeneceği kadar yakına getirmek için yeterli basınçla.
Kabaca bir paralellik oluşturmak, aynı kutuplara sahip iki mıknatısın itme gücünü onları birbirine yapıştırana kadar aşmak gibidir. Bu aşırı koşullara ulaşmak için, yakıtı odaklamak için manyetik alanlar ve güçlü lazer ışınları kullanılır. Aşırı sıcak plazma durumuna ulaşıldığında, reaktöre zarar vermeden yüksek ısı emisyonlarını kontrol etmeye çalışırken yakıt eklenmeye devam edilmelidir.
Elbette, Dünyada anında erimeden 100 milyon santigrat dereceye dayanabilen hiçbir malzeme yoktur. Plazma hapsinin devreye girdiği yer burasıdır ve bu, farklı reaktör türleri aracılığıyla sağlanır.
Nükleer füzyondaki son gelişmeler
Başlangıçta beklediğimiz gibi, nükleer füzyondaki en son gelişmelerden biri Çin'dir. Mayıs 2021'de Çin, Chengdu'daki Southwest Institute of Physics'teki (SWIP) araştırmacılar, HL-2M reaktörlerinin nükleer füzyon deneyleri için tüm rekorları kırdığını duyurdu.
Karmaşık bir süreç olmasına rağmen, son yıllarda birçok reaktörde başarıldığı gibi en büyük zorluk füzyonun kendisi değildir. Asıl zorluk, bunu zaman içinde sürdürmektir: çok az insan birkaç saniyeden fazlasını yapabilir.
SWIP bilim adamları madalyalarını burada aldılar: 150 saniyede 101 milyon santigrat dereceye ulaştılar. Önceki rekor 20 saniye ile Güney Kore'ye aitti.
Bu tokamak benzeri reaktörün reklamı "yapay güneş" olarak yapılıyor, ancak aslında güneşin çekirdeğinden on kat daha sıcak. Şimdi tüm gözler şimdiye kadarki en büyük uluslararası bahiste: ITER. Bu büyük proje ki İnşaatın ilk aşamasını yeni tamamlayan 35 ülkeyi kapsıyor. Her şey yolunda giderse, nihai reaktör 500 civarında 2035 megavat elektrik üretebilecek.
Umarım bu bilgilerle Çin'den yapay solo ve özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.