İnsanoğlu için enerji, 19.yüzyılın sonlarına kadar özellikle fosil yakıtlarıyla karşılanmaya çalışılıyordu. Endüstri devrimi ile beraber artan enerji talebi ve teknolojik gelişmeler nedeniyle bu talebi karşılayabilmek için hidroelektrik, nükleer, güneş, rüzgar gibi enerji kaynakları insanoğlu geçtiğimiz yüzyılda yöneldi. Ne var ki bu enerji kaynaklarından kimi yeterli verime sahip değilken kiminin çözülmeyi bekleyen problemleri var. Ancak fosil yakıtlarının rezervlerinin giderek azalması ve az önce bahsettiğim nedenlerle günümüzde görülen enerji krizlerinin oluşmasına neden olmakta ve gelecekte daha büyük sorunlara/krizlere doğru insanoğlu adeta sürüklenmektedir. Üstüne üstlük insanoğlu aşırı kullandığı fosil yakıtları sonucu küresel iklim değişikliği ile büyük bir tehdit altında. Bir çok uzman için geri dönüşü olmayan bir yola girildiği düşünülse de küresel iklim değişikliği için ancak en azından önümüzdeki dönemlerde girilecek olan bu süreçi en az zararla geçirmek için çalışmaların yapılmasının gerekliliğine vurgular yapılıyor. Dolayısıyla hem küresel iklim değişikliğine birincil etken olan fosil yakıtların daha az kullanılması amacı hem de fosil yakıtların rezervlerinin sonuna yaklaşılması artık yeni ve üstelik temiz, yenilenebilir enerji kaynaklarının bulunması, geliştirilmesi için şart oldu. Bu yeni elde edilmeye çalışılan enerji kaynakları arasında diğer enerji kaynaklarına oranla çok daha verimli enerji kaynağı olarak nükleer füzyon gösterilebilir. Ancak nükleer füzyondan enerji için teknolojik yetersizlikler ve çözülmeyi bekleyen problemler gibi engeller var.Nükleer füzyon nedir?

Farklı iki elementin çekirdeğinin birleştiği tepkime sonucunda daha ağır bir çekirdeğe sahip atomun oluştuğu reaksiyonlara nükleer füzyon veya nükleer kaynaşma denilebilir. Nükleer füzyon reaksiyonları sonucunda çok büyük miktarlarda enerji açığa çıkar. Ayrıca ağır çekirdeğe sahip atom, enerjinin absorplanması veya serbest bırakılması ile plazma hâline geçebilir.

Doğal olarak nükleer füzyon yıldızlarda oluşmaktadır. İnsanoğlu olarak nükleer füzyonu tam olarak kontrol edebildiğimiz söylenemez, 1-2 saniyelik kontrol edebilmemiz dışında… Zaten füzyon enerjisinin önündeki engellerden biri de bu. Örneğin nükleer füzyon tepkimeleri yıldızımız Güneş’te gerçekleşmektedir. Güneş’ten yayılan radyasyon yani ısı ve ışık bu tür tepkimelerin sonucudur ve esasında hidrojen çekirdeklerinin birleşerek helyuma dönüşümü sırasında çıkmaktadır bu radyasyon. Dünyaca ünlü denklem, Albert Einstein’in buluşu E=mc² bağıntısı da bu dönüşümü açıklamaktadır. Bu dönüşüm sırasında oluşan kütle kayıplarının enerjiye dönüşümünü bu bağıntı ile açıklanabilir.

1932 yılında ilk kez Mark Oliphant tarafından ışık çekirdeğinin ( hidrojen izotopları) füzyonu gözlendi. Bunun birkaç yıl öncesinde Ernest Rutherford’un nükleer dönüşüm deneyleri, bu gözlemin temellerini oluşturmaktaydı. Yine bu yıllarda yıldızlardaki nükleer füzyonun ana evresinin adımları Hans Bethe tarafından çalışılıyordu. 1940′lı yılların başında Manhattan Projesi ile askeri araştırmalarda nükleer füzyon gündeme geldi ama 1952 yılına kadar başarı sağlanamadı. 1950′li yıllardan bu yana sivil anlamda füzyon kontrolü için araştırmacılar çalışmalarını sürdürmektedirler.

Füzyon reaksiyonu kontrolsüz bir reaksiyon zincirine benzer aslında bir zincirlemeden bahsetmek de zor. Bu, bir hidrojen bombasına bezer termonükleer patlama gibidir. Reaksiyonlar enerjinin serbest kalabileceği bir sürdürülebilirliğe sahip değildir. Bu yüzden de nükleer füzyondan enerji elde etmek için problemlere neden olmaktadır bu durum.

Araştırmacılar 50 yıl içinde füzyonu kontrol etmeyi başararak elektrik enerjisi elde etmeyi amaçlıyorlar. Her ne kadar böyle bir zaman vermek hatalı olsa da bilimsel zorlukların ve teknolojik yetersizliklerin bir arada bulunduğu füzyondan enerji eldesi için çalışmalar umut verici olmaktadır. ITER projesi olarak bilinen nükleer füzyon reaktörleri tesisi için Avrupa Birliği oldukça büyük ödenekler ayırmış durumdadır. Böylesine bir proje uluslararası işbirliği ile yürütülmektedir. KuarkHaber‘de de bu proje ile ilgili yayınladığımız bir haber mevcuttur. ITER projesi, 2018 yılında işlevsel hâle gelmesi planlanlanmakta. Bu projede Tokamak tipi realtörlerle nükleer füzyonun kontrol edilmesi planlanmaktadır.

Ayrıca Türk Bilim Araştırma Vakfı tarafından Türkiye’ye davet edilen dünyaca ünlü füzyon araştırmacılarından Prof. Lee SING’in füzyon yönelimleri semineri hakkında hazırlanan haberimizi okumanızı tavsiye ediyorum.

Füzyon Enerjisi

Aslında esas konumuz füzyon enerjisi ve geleceği üzerine idi ancak biraz nükleer füzyon tepkimelerinde kaldık öylece. Dolayısıyla füzyon enerjisini şimdilik kısaca açıklayacağım. Yazımızın başından beri nükleer füzyon tepkimeleri sonucu açığa çıkan enerjiyi kullanmaya çalıştığımızı ve bunu yaparken de füzyon tepkimelerini kontrol edebilmemiz gerektiğini söyledim. Bundan sonra da başlıklar halinde füzyon enerjisinin avantajlarına değinmek istiyorum:

  • Oldukça verimli, en önemli yakıt burada döteryum.
  • Nükleer fisyonda ya da nükleer santrallerde olduğu gibi herhangi bir nükleer radyasyon riski ya da tehlikesi yok, yani güvenli!!!
  • Herhangi bir hava kirliliği yok, söz konusu bile değil.
  • Nükleer atık yok!
  • Silah malzemesi üretiminde kullanılamaz, şu an İran’da var olan nükleer tesisler sonucunda nükleer silah üretilebilir ama füzyon enerjisi tesislerinde böyle birşey söz konusu değil.
  • Elektrik üretiminde ekonomik kaynak!

Bu avantajların ayrıntılarını dilerseniz ingilizce olarak inceleyebilirsiniz:

http://www.pppl.gov/fusion_basics/pages/fusion_advantages.html

Füzyon Enerjisi Nasıl Üretilir?

İlk olarak gerekli sıcaklık elde edilmeli. Düşünün ki doğal olarak gerçekleşen nükleer füzyon reaksiyonları yıldızlarda gerçekleşmektedir. Bu sırada ise oldukça yüksek sıcaklıklar söz konusu. Yani yapay olarak böyle bir nükleer füzyonun gerçekleşmesi için yıldızlardaki sıcaklığa ulaşmamız gerekecek. Bazı durumlarda Güneş’in merkezindeki sıcaklıktan 25 kez daha fazla 510 milyon derece gibi yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyulabilir.  İkinci olarak sürekli tepkimelerin sağlanması gerekiyor bunun için de enerji. Son olarak da füzyon güç santraline ihtiyacımız var.

Füzyon Enerjisinin Geleceği

Aslında bu yazımda kafamda tasarladığım en önemli bölüm burası idi ama takdir edersiniz ki diğer enerji kaynakların çok çok üstünde enerji elde edebileceğiniz bir kaynak ve de kullanacağınız yakıt ne bir uranyum ne de bir toryum ya da bor! Döteryum, hidrojenin bir izotopu, trityum keza o da hidrojenin bir izotopu ve hatta hangi yakıtı kullanırsak kullanalım o yakıtın miktarı da çok büyük olmayacak. Böylesine verimli ve ekonomik, güvenli ve temiz bir enerji kaynağının geleceğinin parlak olduğu açıktır. Önündeki engeller ise bilimsel zorluklar ve teknolojik gelişmelerin yeterli olmaması. Yani biraz zaman ve biraz da beyin gücü ile yakın zamanda olmasa bile bu yüzyıl içinde insanlık füzyon enerjisi ile buluşacaktır, bundan emin olmalıyız.

Ülke olarak füzyon araştırmacıları yetiştirmemiz gerektiği hususunda tüm okurlarımızı ÖNEMLE ve DİKKATLE uyarıyorum. Lütfen aşağıda verdiğim kaynakları inceleyiniz.

Gökhan Atmaca

Kaynaklar:

  1. http://w3.gazi.edu.tr/~yunsal/nukleer.htm
  2. http://www.pppl.gov/fusion_basics/pages/fusion_energy.html
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_power
  4. http://tr.wikipedia.org/wiki/F%C3%BCzyon
  5. http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion
  6. http://arsiv.mmo.org.tr/pdf/10606.pdf – 21. Yüzyılın Enerji Kaynağı Füzyon

© 2009 Kuark.Org. Tüm hakları saklıdır. Bu materyal başka bir internet sitesi veya başka bir yayın aracılığı ile yayınlanamaz, basılamaz, düzenlenip tekrar yayınlanamaz, alıntı dahi yapılamaz. Aksi takdirde Türkiye Cumhuriyeti yasalarınca (Telif Hakları Yasası) ilgili kimseler 6 ay ile 2 yıl arası hapis cezası ve 50.000 TL tazminat davası ile karşılaşacaktır.