ABD, nükleer füzyonda defalarca net enerji kazancı elde etti

ABD’nin Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı‘ndaki Ulusal Ateşleme Tesisi’ndeki (NIF) araştırmacılar, nükleer füzyon reaktörlerinin geride bıraktığımız yıl içinde defalarca “ateşleme” (net sıfır veya net enerji kazanımı) gerçekleştirmeyi başardığını bildirdi. İlk olarak yaklaşık bir yıl önce Aralık 2022‘de bu başarıya ulaşan NIF, 2023 yılında da bu başarıyı birçok kez tekrarladı. Gerçekleştirilen bu başarı, temiz ve neredeyse tükenmez enerjinin geleceği için oldukça umut verici.

Adım adım füzyon enerjisi

NIF aslında bir enerji santrali olarak değil, termonükleer patlamalar sırasında meydana gelen reaksiyonları yeniden yaratmak ve incelemek için bir araştırma tesisi olarak inşa edildi. NIF projesi, iki hidrojen izotopu olan döteryum ve trityumdan oluşan donmuş bir topağı ateşlemek için 192 lazer ışını kullanıyor. Bu topak, altından yapılmış bir silindirin içinde asılı duran elmas bir kapsülün içinde yer alıyor. Lazer ışınları topağa çarptığında, izotopların birleşerek helyum oluşturmasına ve büyük miktarda enerji üretmesine neden olan bir patlamaya neden oluyor.

5 Aralık 2022’de füzyon reaksiyonları, hedefe ilk kez gönderilen lazer ışınlarından yaklaşık %54 daha fazla enerji üretti. Etkileyici, ama bu sadece başlangıçtı. 30 Temmuz 2023‘te tesis, hedefe 2,05 megajul lazer enerji göndererek bir önceki rekorunu kırdı. Bu kez patlama 3,88 megajul füzyon enerjisi üretti ki bu da giriş enerjisine kıyasla %89’luk bir artış anlamına geliyor.

Laboratuvardaki bilim insanları 2023 yılının Ekim ayında yaptıkları iki denemede daha ateşlemeyi başardılar. Buna ek olarak, laboratuvarın hesaplamaları Haziran ve Eylül 2023’teki diğer iki denemenin lazerlerin sağladığından biraz daha fazla enerji ürettiğini, ancak net kazancı doğrulamak için yeterli olmadığını gösteriyor.

Öte yandan birçok bilim insanı için son sonuçlar laboratuvarın yeni bir aşamaya geçtiğini gösteriyor. On yılı aşkın süredir peşinde oldukları bir hedefe nihayet ulaşabildiler. Elmas kapsüldeki küçük kusurlar veya lazer darbelerindeki küçük farklılıklar nedeniyle patlama hala kusurlu olsa da, araştırmacılar artık ilgili temel değişkenlere ve bunların nasıl kontrol edileceğine dair daha fazla bilgiye sahipler. İlerleyen dönemlerde elmas kapsülün büyütülmesi ve ölçeğin genişletilmesi planlanıyor.

Halen gidilecek uzun bir yol var

NIF tesisi evlere enerji gönderecek mi? Hayır, göndermeyecek. Tesis, dünyanın en büyük lazerine ev sahipliği yapmasına rağmen NIF bu görev için pek uygun değil. Tesisin lazer sistemi son derece verimsiz ve tek bir ateşleme girişimine gönderilen enerjinin %99’undan fazlası hedefe ulaşamadan kayboluyor.

Ancak daha verimli lazer sistemleri geliştirmek için ABD Enerji Bakanlığı, ülkedeki kurum ve laboratuvarlara önemli finansman kaynakları sağlıyor. Öte yandan şimdiye kadar füzyon enerjisi araştırmalarına yapılan hükümet yatırımlarının çoğu tokamak olarak bilinen ve füzyon reaksiyonlarını sınırlandırmak için manyetik alanlar kullanan cihazlara yöneldi. Fransa’da dünyanın en büyük füzyon tesisini inşa edecek uluslararası bir ortaklık olan ITER‘de geliştirilmekte olan yaklaşım da budur.

NIF’te gerçekleştirilen son deney serisinde lazer enerjisinde %7’lik bir artış söz konusu ve bu da teorik olarak daha da büyük verim elde edilmesini sağlayacak. Bu serideki ilk deney 30 Ekim‘deki başarılı ateşlemelerden biriydi. Rekor kırılmamış olsa da, 2,2 megajul lazer enerjisi girdisi 3,4 megajul füzyon enerjisi çıktısı sağladı. 2024 yılında en az 4 ateşleme deneyinin daha yapılması hedefleniyor.