Enerjinin Geleceği ve Nükleer Füzyon
Enerjinin Geleceği Fosil Yakıtlar yada Yenilenebilir Kaynaklar değil, Nükleer Füzyondur…
Yukarıdaki füzyon reaktörünün ortasındaki plazma o kadar sıcak ki ışık yaymaz; dış görülen duvarda ise çok serin bir plazma var. Bu Sıcak ve soğuk plazmalar arasındaki manyetik etkileşimin izleri görülebilir.
“Nükleer füzyonun pratik bir enerji kaynağı olmasını arzu ediyorum. Kirlilik ya da küresel ısınma olmaksızın tükenmez bir enerji kaynağı sağlayacaktır.” Stephen Hawking
Enerji ihtiyaçlarımıza uzun vadeli bir çözüm düşünüldüğünde, bugünün seçeneklerinin hiçbiri nükleer füzyon kadar iyi olamaz.
Bir an için iklimin önemli olmadığını varsayalım. Karbon dioksitin Dünya atmosferi olan etkisini, sera etkisini, küresel sıcaklıkları, okyanus asitlenmesini ve deniz seviyesindeki yükselişi tamamen göz ardı edelim.
Uzun vadeli bir bakış açısıyla; enerji geleceğimizi planlamamız şart. Bugün dünya çapında enerjinin çoğunluğunu oluşturan fosil yakıtlar, bol fakat esasında sınırlı kaynaklardır. Rüzgar, güneş ve hidroelektrik gibi yenilenebilir kaynakların farklı sınırlamaları vardır: bunlar da tutarsızdır. Bununla birlikte, bütün bu sorunların üstesinden gelebilecek uzun vadeli bir çözüm var: nükleer füzyon.
Fosil yakıt sorununun aşikar olduğu görülebilir: mevcut malzemeler tükendiğinde sadece daha fazla kömür, petrol veya doğal gaz üretemeyiz. Üç asırdır enerji üretiminde elimizden geldiğince her damlayı neredeyse yakıyoruz ve bu sorun giderek daha da kötüleşecek. Her şeyden önce yüzlerce yıl olmasına rağmen, miktar sınırsız değildir ve elbette tükenecekler. Ve ayrıca çevresel kaygılar da söz konusu ki çevresel koşullar da giderek çok daha kötü bir hal alacak.
Fosil yakıtların yakılması kirlilik yaratır, çünkü bu karbon bazlı yakıt kaynakları kimyasal yapısında karbon ve hidrojenden çok daha fazlasını içerir ve onları (enerji üretmek için) yakmak, kirlilik oluşturan tüm yabancı maddeleri de havaya bırakarak gerçekleşir. Ayrıca, arıtma ve/veya ekstraksiyon işlemi kirli ve tehlikelidir ve su kaynaklarını; nehirler ve göller gibi tüm su kütlelerini kirletebilir.
Öte yandan, yenilenebilir enerji kaynakları, en iyi ihtimalle bile tutarsızdır. Kuru, bulutlu (veya gece boyunca) ve kuraklıkla uğraşılan zamanlarda şebekeye güç sağlamaya çalıştığınızda; başarısızlığa mahkum olursunuz.
Yetersiz enerji üretim koşullarında bile tek bir şehri çalıştırmak için gereken pil depolama kapasitesinin büyüklüğü ise göz korkutucu düzeyde çok yüksektir.
Eşzamanlı olarak, güneş panelleri, rüzgar veya hidroelektrik türbinlerinin üretim kapasiteleri sınırlıdır ve (özellikle) büyük miktarlarda enerji depolamak için gerekli ekipmanların üretiminin kirlilik etkileri de muazzamdır. “Yeşil enerji” olarak adlandırılsa bile, dezavantajlardan yoksun değildir esasında.
Ama her zaman nükleer seçenek olacaktır. Nükleer kelimenin kendisi bile birçok insanın güçlü tepkilerini ortaya çıkarması için yeterlidir.
Nükleer bombalar, radyoaktif serpinti, erimeler ve Çernobil ve Fukushima gibi felaketler insanlarda büyük korkulara ve nükleer enerji konusunda güçlü tepkilere neden oluyor.
Ve bu, nükleer fizyon söz konusu olduğunda, bunlar tamamen temelsiz olan korkulardır. Esasında fisyon sahadaki tek oyuncu da değildir.
1952'de Amerika Birleşik Devletlerinde, Dünya’da meydana gelen ilk nükleer füzyon reaksiyonunu Ivy Mike gerçekleştirdi.
Nükleer fizyon, Thorium, Uranium veya Plutonium gibi ağır, kararsız (ve halihazırda radyoaktif elementlerdir) elementlerin kullanılması ile birlikte, enerjiyi serbest bırakan daha küçük, aynı zamanda radyoaktif bileşenlere ayrılmasına neden olan bir reaksiyon ile gerçekleşir, fakat füzyonla ilgili hiçbir şey radyoaktif değildir.
Füzyonda kullanılan Reaktanlar; hidrojen, helyum veya lityum izotopları gibi hafif ve stabil elementlerdir; Açığa çıkan ürünler de helyum, lityum, berilyum veya bor gibi hafif ve stabildir.
Şimdiye kadar, füzyon kontrolden çıkmış değildir veya kontrollü bir ortamda gerçekleştiğinde, kırılma noktasını (enerji çıktısının girişten daha büyük olduğu yerde) geçerken, füzyon kontrollü bir ortamda kopma noktasına ulaşmamıştır. Fakat dört ana olasılık söz konusudur:
- Sıkıştırma Hapsetmeli Füzyon: Bu füzyon reaksiyonu için yakıt olarak bir hidrojen topu alırız ve birçok lazer kullanarak topu sıkıştırırız. Sıkıştırma, hidrojen çekirdeklerinin helyum gibi daha ağır elementlere kaynaşmasına neden olur ve bir enerji patlaması ortaya çıkarır.
- Manyetik Hapsetmeli Füzyon: Mekanik sıkıştırma kullanmak yerine, neden elektromanyetik kuvveti hapsetmeye çalışırız? Manyetik alanlar eriyebilir malzemenin aşırı ısıtılmış bir plazmasını sınırlar ve Tokamak tarzı bir reaktörün içinde nükleer füzyon reaksiyonları meydana gelir.
- Mıknatıslanmış Hapsetmeli Füzyon: MHF’de, aşırı ısınan bir plazma yaratılır ve manyetik olarak sınırlanır, ancak çevreleyen pistonlar, içerideki yakıtı sıkıştırır ve iç kısımda bir nükleer füzyon patlaması yaratılır.
- Alt Kritik Füzyon: Isı veya hapsetme ile füzyonu tetiklemeye çalışmak yerine, alt kritik füzyon, reaksiyonu güçlendirmek için erime ihtimalinin sıfır olduğu bir alt kritik fisyon reaksiyonu kullanır.
İlk ikisi, onlarca yıl boyunca araştırıldı ve endişe edilen kırılma noktasına en yakın olanlardır. Ama son ikisi en yeni teknolojilerdir ve sonuncusu son on yılda birçok yeni yatırımcı tarafından yoğun talep görüyor.
İklim bilimini reddetmiş olsak bile, dünyanın enerji sorununu; sürdürülebilir, kirlilikten arınmış bir şekilde gerçekleştirmek, insanlığın karşı karşıya olduğu en uzun vadeli sorunlardan biridir.
Bir güç kaynağı olarak nükleer füzyon, hiçbir zaman gerekli fonlara sahip olmadı, ama bariz olumsuzluklar olmadan (sürdürülebilirliği engelleyen olumsuzluklar), enerji ihtiyaçlarımız için fiziksel olarak en olası çözümdür.
Tüm siyasiler bir araya gelerek Nükleer’in felaket potansiyeli anlamına geldiği algısını toplumun kafasından arındırabilirsek, enerji ve çevresel ihtiyaçlarımızı ve sorunlarımızı tek bir yolla ile çözeriz.
Hükümetlerin bilime ulusal ve küresel getirilerle yatırım yapması gerektiğini düşünüyorsanız, başarılı bir füzyon araştırmasından gelecek yatırım getirisinden daha iyisini yapamazsınız.
Fizik güzel çalışıyor; Şimdi sadece yatırım ve mühendislik atılımlarına ihtiyacımız var.
Ethan Siegel
