Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı‘ndaki araştırmacılar, nükleer füzyonun “lityum” ile plazmanın sınırlarını zorlayarak ve daha uzun süreli reaksiyonların kapısını açarak çalışıyorlar.
Kuruluşunuzun yapısı bir ateşe benziyor: Eğer fazla yakıt eklerseniz, kontrolü kaybedebilirsiniz. ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı’ndaki (PPPL) araştırmacılar, tam da bu konuyu mecazi anlamda ele alıyorlar. Ekip, plazmanın kenarındaki yüksüz veya nötr parçacıkların maksimum yoğunluğunu belirleyerek, soğuma başlamadan önce ne kadar yakıt ekleyebileceklerini belirlemeyi başardılar. Bir füzyon plazmasının kenarındaki nötr parçacıkların maksimum yoğunluğunu bilmek oldukça önemlidir çünkü bu bilgi, araştırmacılara füzyon reaksiyonunu nasıl ve ne kadar besleyecekleri konusunda önemli veriler sağlar. Sonuç olarak, bu bilgiler daha istikrarlı reaksiyonlar elde etmek için kullanılabilir.
Nükleer füzyon alanındaki çalışmalarda, sonuçları paylaşılan bir araştırmada, Lithium Tokamak Experiment-Beta (LTX-β) adı verilen bir füzyon plazma kabı içinde yapılan deneylerin gözlemleri, sayısal simülasyonlar ve analizler yer alıyor.
Lityum Tokamak Nedir?
Araştırmacılar genellikle füzyon deneylerinde hidrojen plazmasını tokamak adı verilen çörek şeklindeki kapların içinde tutmak için güçlü manyetik alanlar kullanır. Ancak bu tokamaklarda yaklaşımlar farklılık gösterebilir. Bazılarında, yönlendiriciler için karbon kullanılırken, KSTAR gibi diğerlerinde tungsten tercih edilebilir. PPPL’deki tokamakın özel olmasının nedeni ise iç duvarlarının neredeyse tamamen lityumla kaplanmış olmasıdır.
Lityum, plazmadan çıkan hidrojen atomlarının büyük bir kısmını tutarak duvar davranışında temel bir değişikliğe neden olur. Eğer lityum olmasaydı, reaksiyon sırasında daha fazla hidrojen duvarlardan sıçrayarak plazmaya geri dönecekti. Araştırma ekibi, bu düşük geri dönüşüm ortamının hidrojen için plazmanın en dış kısmını sıcak tuttuğunu, plazmayı daha kararlı hale getirdiğini ve daha büyük bir plazma hacmi için alan açtığını bildirmiştir.
Buradaki amaç, lityum duvarların kullanımıyla daha küçük bir füzyon reaktörü elde etmek ve dolayısıyla daha yüksek bir güç yoğunluğuna ulaşmaktır. Sonuç olarak, bu araştırma, dünyanın ihtiyaç duyduğu uygun maliyetli füzyon güç kaynağına dönüşebilir.
Araştırma ekibi, reaktör içindeki plazmanın uç kısmındaki nötr parçacıkların maksimum yoğunluğunu, bu kısım soğumaya başlamadan önce belirledi. Ekip, bu alandaki plazma yoğunluğunun belirli bir değerin (1 x 10^19 m^-3) altında kalması gerektiğini tespit etti. Bu sonuç, özellikle LTX-β için önemli bir bulgu olup, bu seviyenin ilk kez belirlendiği belirtilmektedir.
Stabil Reaksiyonu Sürdürmek
Lityum tokamakta yakıt iki farklı şekilde eklenir: kenardan hidrojen gazı püskürtülerek veya nötr parçacıklar gönderilerek. Araştırmacılar, gelecekteki füzyon reaktörlerinde hem füzyonu uzun süre devam ettirecek hem de elektrik şebekesi açısından pratik hale getirecek kadar enerji üretecek kararlı bir plazma oluşturmak için her iki yöntemi birlikte nasıl kullanabileceklerini araştırıyorlar.
Araştırmacılar, füzyon reaksiyonunda iç çekirdek ile plazmanın dış kenarındaki sıcaklık arasında mümkün olduğunca yakın ve eşit bir denge sağlamayı hedefliyorlar. Bu şekilde, kararlı bir reaksiyon elde edilebilir ve reaktörün dengesizleşmesi önlenebilir.
