Tokamaklar, manyetik hapsetme ile füzyonda kullanılan cihazlardır. Bu reaksiyonlarda, reaktör çekirdeğindeki sıcak füzyon yakıt plazmasını kontrol etmek ve tutmak için güçlü bir manyetik alan kullanılır. Plazma, nötr ışın enjeksiyonu veya radyo frekanslı ısıtma ile yüksek sıcaklıklara ısıtılır. Ana hedef, füzyon reaksiyonlarının sürekli olarak meydana gelebildiği ve sınırsız bir enerji kaynağı sağlayan kararlı bir plazma durumunu sürdürmektir.
Oakridge Ulusal Laboratuvarı (ORNL), Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı (PPPL) ve Tokamak Energy Ltd'deki bilim adamları tarafından yakın zamanda yapılan bir araştırma, füzyon enerjisi araştırmalarında büyük bir çığır açıyor. Ekip, füzyon santrallerinin ticari enerji üretmesi için gerekli olan yaklaşık 100 milyon santigrat dereceye ulaştı.
Ayrıca kompakt bir tokamak içinde daha önce kimsenin yapmadığı yüksek sıcaklıklara ulaştılar!
Bu çalışmada bilim adamları, ST40 adı verilen yüksek alanlı küresel bir tokamak'ın (ST) çalışma koşullarının iyileştirilmesine odaklandılar. Diğer termonükleer cihazlarla karşılaştırıldığında, ST40 cihazı daha küçük boyutu ve küresel plazması ile ayırt edilir.
Ekip, 1990'larda 10 milyon watt'tan fazla füzyon gücü üreten TFTR tokamak'ta kullanılana benzer bir yaklaşım kullandı. ST40, 2 Tesla'nın hemen üzerinde bir yoğunluğa sahip toroidal (çörek şeklinde) bir manyetik alanda çalışıyordu.
Ekip, plazmayı ısıtmak için 1,8 milyon watt yüksek enerjili nötr parçacık kullandı. Plazma boşalması veya termonükleer reaksiyonların aktif olarak meydana geldiği dönem sadece 0,15 saniye sürmesine rağmen, çekirdekteki iyonların sıcaklığı 100 milyon santigrat derecenin üzerine çıktı.
Ekip, iyon sıcaklıklarını ölçmek için PPPL'de geliştirilen TRANSP taşıma kodunu kullandı. Bu kod yararlıdır, çünkü füzyon reaktörlerinde kullanılan ana yakıt olan safsızlıkların ve döteryumun ölçülen sıcaklık profillerini hesaba katar.
Safsızlıklar için sıcaklık aralığının 8,6 keV'yi (yaklaşık 100 milyon santigrat derece) aştığını, döteryum için sıcaklık aralığının ise bu değere yakın olduğunu bulmuşlardır. Bu bulgu deneyde kullanılan ısıtma yönteminin istenilen yüksek sıcaklıklara ulaşmada etkili olduğunu düşündürmektedir.
Sonuçlar, kompakt küresel yüksek alanlı tokamaklara dayalı termonükleer enerji santrallerinin gelecekteki gelişimi için iyimserlik veriyor. Bu gelişmeler, sürdürülebilir ve temiz enerji üretimi için umut verici bir yol sunarak füzyon enerjisi alanında daha verimli ve ekonomik olarak uygulanabilir çözümlere yol açabilir.
Ayrıca okuyun: