5TERMONKLEER ENERJHAZIRLAYAN: SEBETULLAH YILMAZ

Nkleer Fzyon EnerjisiFzyon enerjisi, bir baka deyile, periyodik cetvelde ilk sralarda bulunan hidrojen, helyum, lityum gibi hafif atomlar ve izotoplarnn kaynamas veya birlemesi yoluyla oluur.

Nkleer fzyon ile elektrik retimi imdilik ulalmas zor bir d olmasna ramen Almanyada ina edilmekte olan termonkleer fzyon reaktr sayesinde sz konusu hayalin gereklemesine ciddi katklar salanaca mit edilmektedir.

Bilim insanlarnn zerinde youn ekilde bilimsel ve teknolojik aratrma yaptklar insanln umut balad temiz enerji kaynaklar arasnda saylan termonkleer fzyon enerjisi yakn bir gelecekte hizmete sunulaca beklenmektedir.

Temel yakt ar hidrojen dteryum izotopu olan nkleer fzyon enerjisi yani nkleer kaynama enerjisi ya da nkleer birleme enerjisi dnyamzn ve vcudumuzun te ikisini kaplayan yaantmzn vazgeilmezi su vastasyla kazanlmaktadr. Bylece yeryznde en bul bulunan su sayesinde snrsz enerji gvenlii salanacaktr.

.Nkleer g reaktrleri iletilmesi srasnda ar elementlerin paralanmas kanalyla meydana gelen radyoaktif bozunma veya nkleer fisyon sonucu oluan nkleer atklar ve radyoaktif kalntlar nkleer fzyon enerjisi tesislerinde bulunmamaktadr

Bu suretle nkleer atk idaresi ile radyoaktif atk ynetimi ieriindeki radyoaktif atklarn yok edilmesi masraflar ve nkleer atklarn nihai depolanmas maliyetleri tarihe karmaktadr. Ayrca fosil yaktl termik santraller kanalyla ortaya kan ayn zamanda kresel snma ve kresel iklim deiiklikleri faili gsterilen sera gaz emisyonlar, bir baka deyile, karbon emisyonlar ile karbondioksit salmlar da sz konusu teknolojide retilmemektedir.

Daima, temiz ve gvenilir elektrik retimi iin nkleer fzyon enerjisi teknolojisi umut kayna olmasna karlk sz konusu muazzam enerjinin bu yolla salanabilmesi balamnda nkleer fzyon reaktr inaatlarnda teknolojik zafiyetler de hl yaanmaktadr.

imdiye kadar hkm sren teknolojik glklerin alabilmesi amacyla ngilterede 1950li yllarda gelitirilen Zeta nkleer fzyon makinesi sayesinde ancak zamanmzn nkleer fzyon enerjisi elektrik retimi iin bilimsel ve teknolojik yol haritalar belirlenebilmitir.

Nkleer reaksiyonlar ok yksek miktarlarda ve oranlarda enerji aa karabilmektedir. Mevzu bahis nkleer reaksiyonlardan biri yksek atom numaral elementlerin paralanmas nkleer bozunma dieri de dk atom numaral elementlerin birlemesi ve kaynamas nkleer fzyon olarak adlandrlmaktadr. Nkleer santraller; nkleer fisyon, termonkleer reaktrler ise nkleer fzyon esasna gre almaktadr.

Dnyada da termonkleer fzyon enerjisinden yararlanmak iin en etkin olan nkleer reaksiyon dteryum-trityum reaksiyonudur. Sz konusu nkleer reaksiyon ile Dteryum ve Trityum iki hidrojen izotopu ekirdekleri elektrik yk engellerine ve iki izotop arasndaki ok yksek nkleer balanma kuvvetine ramen bir araya gelmeye yani birlemeye kaynamaya zorlanmaktadr.

Nkleer reaksiyon sonucunda ise ok yksek kinetik enerjiye sahip bir helyum ekirdei ve bir ntron aa kmaktadr.

Teknolojik olarak nkleer fzyon tesislerinde scaklk, younluk ile alma srelerindeki kstlamalar amak ayn zamanda yeterli fzyon reaksiyonlar oluturmak iin eitli manyetik snrlama makineleri tasarlamak ve gelitirmek gerekli grlmektedir. te bunlarn arasnda dnyada en gelimi makinelerden biri de tokamak reaktr olarak tannmaktadr.

Gnmzde de nkleer fzyon enerjisi bilim insanlar tm umutlarn Uluslararas Termonkleer Deney Reaktre balam durumdadr. Nkleer fzyon aratrma santrali ITER 840 metrekp scak ve gaz halinde olan yakt ierisinde bulundurmaktadr. Gney Fransada kurulu ITER santrali maliyeti yaklak 22 milyar dolardr.

ITER; Zeta ile hemen hemen ayn zamanda faaliyette gemi Rusyada icat edilmi halka eklindeki vakumlu kap tokamak reaktr olarak da bilinmektedir.

Dteryum ya da lityumun ntronlarla bombardman suretiyle retilen hidrojenin daha ar izotopu trityum ile birlikte halka iine enjekte edilmektedir. Dteryum ve trityum karm yakt 150 milyon santigrat dereceye kadar stlm ok scak bir termonkleer plazma ierisinde bulunmaktadr. Bylece manyetik alan ile de sktrlm nkleer plazma iindeki elektronlar serbest hale gelmektedir.

ekirdeklerin hz ve younluklar (ok kuvvetli manyetik alan neticesi) yeterli ykseklie ulaabildii takdirde karlkl itme gc ekirdeklerin pozitif elektrik ykleri sayesinde alacaktr. ok gl nkleer kuvvet veya ekirdek kuvvetleri olarak anlan ksa menzilli olay ekirdeklerin birlemesi ve kaynamas yani nkleer fzyon ile sonuta helyum olumasna neden olmaktadr. Bu ekilde nkleer reaksiyonlar neticesi helyuma dnen dteryum ve trityumun nkleer fzyon, nkleer birleme, nkleer kaynama reaksiyonlar ile enerji aa kmaktadr.

Termonkleer santraller. Nkleer fzyon enerjisi elektrik santralleri zerinde alan bilim insanlar ve mhendisler termonkleer reaksiyonlar sonucu oluan ntronlar ayrca trityum retmek iin de kullanmay planlamaktadr. Bylece fzyon santrali nkleer yakt evrimi de salanm olacaktr. Ancak teknolojik uygulama temelinde ne yazk ki byk bir engel bulunmaktadr.

. Fzyon reaktrnn geometrisi sktrmay meydana getiren manyetik alana gre tasarlanm olup, bu suretle ar scak plazma reaktr duvarlarndan uzak tutulmas salanrken halkann i ve d blmelerinde farkl kuvvetler olumasna sebep olunmaktadr. Bylece plazmann kendisinden kaynaklanan elektrik akm ile yaratlm ikinci manyetik alan etkisiz hale getirilmedii srece termonkleer plazma ierisinde bir dzensizlik veya trblans ortaya kmaktadr.

Oluan elektrik akm ve dzeyi ok deiken olduu takdirde ise sistem bozulmaktadr. yle ki, nkleer fzyon reaktr srekli ekilde bir almaya balamakta ve hemen ardndan durmaktadr. Bu durum ticari dzeyde elektrik retimi yapan g santralleri iin kesinlikle uygun deildir. ITERin ana hedeflerinden biri de alma sresini 50 dakikaya kadar karmaktr.

ITERden nceki Ortak Avrupa Torus adl nkleer fzyon makinesi ancak saniye mertebesinde altrlabilmitir. ITERin planlanan bir saate yakn alma sresi bile yeterli grlmemektedir. Bu kapsamda imdilerde dier bir fzyon reaktr tasarm olan stellaratora ilgi duyulmaktadr. Bir zamanlar tokamaka rakip stellarator 1960l yllarda nemini yitirmesine ramen gnmzde rabet grmeye balamtr.

Stellarator; kontroll fzyon reaktr temini iin manyetik alanlarla scak plazmay snrlamak amacyla tasarlanmtr. 1950li yllarn balarnda Lyman Spitzer tarafndan icat edilen en eski kontroll nkleer fzyon makinesi dr. Princeton Plazma Fizii Laboratuarnda kurulmutur. Ad yine bir yldz (stellar) olan gne ve stellarator ise gnein kendi gcn kullanma olasl anlamna gelmektedir.

1950li ve 1960l yllarda popler olan stellarator 1970li yllarda tokamak tasarm fzyon reaktr faaliyete gemesi ile nemini kaybetmitir. 1990l yllara gelindiinde ise tokmak dizayn nkleer fzyon reaktrleri teknolojik zafiyetleri stellarator tasarm nkleer fzyon reaktrlerini n plana karm ve bylece birka adet yeni nesil stellarator nkleer fzyon reaktrleri ina edilmitir. Stellarator dizayn nkleer fzyon reaktr geometrisi deitirilmi bir tokmak tasarm nkleer fzyon reaktrdr.

Daliesque geometrisi olarak adlandrlan dzenek sayesinde makine ierisinde hareket eden her paracn eit kuvvetlere maruz kalmas salanmaktadr. Bu nedenle stellarator; plazmay ynetmek iin sadece tek bir manyetik alana gereksinim duymaktadr. Bylece nkleer fzyon makinasi birka dakika yerine sresiz ekilde alabilmektedir.

Eski nesil stellarator nkleer fzyon makineleri manyetik alanlar reaktrdeki plazmay tokmak termonkleer fzyon reaktrlerine kyasla ok daha hzl biimde szdrmalar nedeni ile a d kalmlardr. Ancak yeni kuak stellarator termonkleer fzyon reaktrleri tasarmlarnda sz konusu durum tamamen deimitir. Yeni nesil stellarator nkleer fzyon santralleri ierisinde manyetik alan meydana getiren halkalar ve kangallar uygun bir geometri ile karmak tarzda dzenlenmitir.

Bylece kuvvetlerin eit ve dzenli dalm salanmtr. te yandan gnmzn yeniliki stellarator nkleer fzyon reaktrleri 1960l yllarn stellarator fzyon makinelerine nazaran plazma ynetiminde uygun geometrileri bulmak iin gerekli olan ok karmak hesaplar yapabilen modern bilgisayarlar ile donatlmtr.

Almanya Garchingte Max Planck Institute (IPP) tarafndan tokamak nkleer fzyon reaktrlerine alternatif olarak Wendelstein 7-AS ada stellarator nkleer fzyon makinesi gelitirilmitir. Tokamak nkleer fzyon reaktrlerinin aksine yeniliki stellarator nkleer fzyon makineleri daha nce anlatld gibi plazma akm ile meydana gelen manyetik alan engellemek suretiyle plazmay snrlamaktadr.

Bylece reaktrde sadece d kangallar ve halkalar tarafndan oluturulan iyi hesaplanm dzenli bir manyetik alan kullanlmaktadr. Dier taraftan, tokamaklar yardmc sistemler salanmadka yalnzca pulse modunda altrlabilmektedir.

Weldelstein 7-AS stellarator santrali 1988 ylnda iletmeye alnmtr. leri stellarator nkleer fzyon reaktr olarak kurulan 7-AS stellarator; yeniliki 3D ekilli kangallar tarafndan oluturulan gelitirilmi manyetik alan ile ayrca ok karmak hesaplar yapabilen modern bilgisayar donanm sayesinde emsallerine gre evrimsel olarak tasarlanmtr. 7-AS model stellarator santral; plazma hacmi 1 metrekp olan ok kk yakt kapasitesine sahiptir. Gerekten mini bir yapya sahip 7-AS stellarator, altrld sre zarfnda tokamaka edeer bir performans sergilemitir.

2002 ylna kadar altrlan 7-AS yerine stellarator teknolojisi ile alan 30 metrekp plazma hacmine sahip ok daha byk Wendelstein 7-x nkleer fzyon reaktr yine Max Planck Enstits (IPP) tarafndan bu defa Almanya Greifswaldda ina edilmektedir. 2015 ylnda tamamlanmas planlanan Wendelstein 7-x stellarator nkleer fzyon santrali maliyeti 377 milyon euro civarnda olacaktr. Finansman Yerel Alman Hkmeti ve Avrupa Birliince karlanmaktadr.

Fzyon Enerjisi Beklenenden PahalYllardan beri fizikilerin balca hayali dk maliyetle evre dostu enerjiyi retecek kayna bulmak. Birok bilim insan bu yoldaki midini "termonkleer fzyon" teknolojisine balam durumda.

Avrupa Birlii 2005 ylnda Japonya, Gney Kore, in, Rusya, Hindistan ve ABD'nin ibirliiyle Fransa'nn gneyinde ITER test reaktrnn inasna balad. Reaktrn toplamda 5 milyar euroya mal olmas ve 2018 ylnda tamamlanmas planlanyordu

Hidrojen BombasveyaFzyon Kontrolsztermonkleer enerjisalayabilen ykcnkleer silahtr.Hidrojen bombasnn yksek boyutlardaki patlama gc, hidrojen atomlarnn birleerekhelyum atom yapsna dnt termonkleer tepkimeden doar. Bir baka deyile, hidrojen bombasnn patlamas bir ekirdek kaynamas ya da birlemesidir (fzyon). Oysa atom bombasnnki bir ekirdek blnmesidir (fisyon).

Termonkleer silah

ABD,1952'de atom bombasndan ok daha etkili ve ykc bir silah olan hidrojen bombasn gelitirdi. lk hidrojen bombas 1954ylndaByk Okyanus takiMarshall Adalarna atlarak ABD tarafndan denenmitir. Atlan bombaHiroimaveNagazakiye atlan atom bombalarnn yaklak 1.000 kat gcndedir.Sovyetler30 Ekim 1961tarihinde, saatlerGreenwich saati ile 8:30'u gsterirkenNovaya ZemlyadaTsar Bomba lakapl 57 megatonluk bir hidrojen bombas denemesinde bulunmutur. Bu bombaHiroima'ya atlanatom bombasndan yaklak 3.800 kat daha gldr. Oluturduu alev topu 965 km (599.623 mil) teden gzlenebilmitir.

*