Gündem

Dünyanın en büyük füzyon reaktörü için yakıt ITER, test çalıştırması için ayarlandı

0

ITER-Benzeri duvar ile donatılmış JET teknesinin üzerine yerleştirilmiş pembe plazma bölümü

Avrupa Ortak Torusu, trityum yakıtı ile deneyler yapmaya başladı.Kredi: EUROfusion (CC BY 4.0)

Britanya’daki öncü bir reaktör, dünyanın en büyük nükleer füzyon deneyi olan ITER’e eninde sonunda güç verecek bir yakıt karışımının temel testlerini başlatmak için hazırlanıyor. Nükleer füzyon, Güneş’e güç veren fenomendir ve eğer fizikçiler onu Dünya’da kullanabilirse, neredeyse sınırsız bir enerji kaynağı olur.

Aralık ayında, Avrupa Ortak Torusu’ndaki (JET) araştırmacılar, nadir ve radyoaktif bir hidrojen izotopu olan trityum ile füzyon deneyleri yapmaya başladı. Tesis, 22 milyar ABD Doları değerindeki ITER projesinin onda bir hacminde bir modeldir ve aynı halka şeklinde ‘tokomak’ tasarımına sahiptir – füzyon enerjisine dünyanın en gelişmiş yaklaşımı. Araştırmacılar, önemli miktarda trityum içeren bir tokamakta 1997’den beri ilk kez deneyler yaptılar.

Haziran ayında JET, bir başka hidrojen izotopu olan trityum ve döteryumun eşit miktarlarda kaynaşmasına başlayacak. ITER’in, bir füzyon reaksiyonundan konulandan daha fazla güç yaratma girişiminde kullanacağı bu yakıt karışımı – daha önce hiç gösterilmemiş bir şey. Reaktör bir döteryum ve trityum plazmasını ısıtmalı ve sınırlandırmalıdır, öyle ki izotopların helyuma füzyonu, daha fazla füzyon reaksiyonlarını sürdürmek için yeterli ısı üretir.

JET’teki bilimsel programı yöneten Joelle Mailloux, “Bunca yıldır hazırladığımız şeyi nihayet uygulamaya koyabileceğimiz noktaya gelmek çok heyecan verici,” diyor. Buna hazırız.

Deneme çalışma

JET’in deneyleri, bilim adamlarının ITER tokamak’taki plazmanın nasıl davranacağını tahmin etmelerine ve mega deneyin işletim ayarlarını oluşturmalarına yardımcı olacak. Fransa’da Cadarache yakınlarındaki ITER’de baş bilim insanı olan Tim Luce, “Günümüz makinelerinde ITER koşullarına ulaşmaya en yakın olanı budur” diyor. Luce, deneylerin yaklaşık yirmi yıllık çalışmaların doruk noktası olduğunu söylüyor. ITER, 2025’te düşük güçlü hidrojen reaksiyonları ile faaliyetlerine başlayacak. Ancak 2035’ten itibaren 50:50 döteryum ve trityum karışımı ile çalışacak.

Oxford yakınlarındaki Culham Füzyon Enerjisi Merkezi’nde (CCFE) bulunan hem ITER hem de JET, plazmayı bir halka halinde hapsedip füzyon oluşana kadar ısıtmak için aşırı manyetik alanlar kullanır. JET’teki sıcaklıklar 100 milyon dereceye ulaşabilir, bu da Güneş’in çekirdeğinden kat kat daha sıcaktır.

Trityum ile dünyanın son tokamak füzyon deneyleri de JET’te gerçekleşti. Daha sonra hedef, en yüksek güce ulaşmaktı ve tesis, 0,67’lik rekor bir güç çıkışı / güç girişi oranına (Q değeri olarak bilinir) ulaşmayı başardı. Bu rekor bugün hala duruyor; 1 başa baş olur. Ancak bu yıl amaç, benzer bir füzyon gücünü 5 saniye veya daha uzun süre sürdürmek, deneylerden olabildiğince fazla veri elde etmek ve daha uzun ömürlü plazmaların davranışını anlamak.

Trityum ile çalışmak benzersiz zorluklar ortaya çıkarmaktadır – JET araştırmacıları, iki yıldan fazla bir süredir makinelerinin parçalarını yeniden düzenlemek ve radyoaktif malzemeyi işlemeye hazırlanmak için harcadılar. İzotop hızla bozulur, bu nedenle doğada yalnızca eser miktarlarda oluşur ve genellikle nükleer fisyon reaktörlerinde bir yan ürün olarak yapılır; dünyanın arzı sadece 20 kilogramdır.

Trityumla başa çıkmanın zorluğunun bir kısmı, döteryum ile reaksiyonlarının tek başına döteryum reaksiyonlarından çok daha yüksek oranda nötron üretmesidir. Ticari reaktörler, elektrik üretmek için bu nötronların enerjisini yakalayacak, ancak JET’te, yüksek enerjili parçacıklar makinenin içini kaplayacak ve teşhis sistemlerine zarar verecektir. CCFE’yi yöneten Ian Chapman, bu, JET ekibinin kameraları ve diğer aletleri beton korumanın arkasına taşımak zorunda olduğu anlamına geliyor.

Chapman, “Depolamadan işlemeye kadar tüm süreçlerimizi yenilemek ve yenilemek zorunda kaldık” diyor. Trityum deneyleri başladığında, nötron bombardımanı iç tesisi radyoaktif hale getirecek, böylece 18 ay boyunca insanlar için yasak bölge haline gelecektir. Bu nedenle personel, uzaya zanaat gönderen mühendislerinkine benzer bir zihniyete alışmak zorunda kaldı: “İçeri girip bir şeyleri tamir edemezsiniz, ilk seferde işe yaramalı” diyor Chapman.

Trityum bakliyat

JET’in kampanyası, geri dönüştürebileceği 60 gramdan az trityum kullanacak. Bir gram trityum fraksiyonu içeren yakıt, günde 3–14 kez tokamak içine atılacaktır. Mailloux, bu deşarjların her birinin biraz farklı parametrelere sahip bireysel bir deney olacağını ve 3 ila 10 saniye arasında faydalı veri üreteceğini söylüyor. “Peşinde olduğumuz şey, anlayışımızı doğrulamak için kullanabileceğimiz fizik bilgisi ve sonra bunu gelecekteki makineyi hazırlamak için uygulayabiliriz” diyor.

Bazı deneyler sadece trityum kullanacaktır; diğerleri döteryum ve trityumu eşit oranlarda birleştirecektir. Her iki deney türü de önemlidir, çünkü temel amaç, trityumun daha büyük kütlesinin plazma davranışı üzerindeki etkisini anlamaktır (trityumun çekirdeğinde iki nötron varken döteryumda bir tane vardır ve hidrojende yoktur). Bu, ITER’de farklı izotopların kullanılmasının etkisini tahmin etmede yardımcı olacaktır. İzotopların kütlesi, plazmanın hapsetme olarak bilinen çok önemli bir duruma ulaşması için gereken manyetik alan, akım, harici ısıtma gibi koşulları etkiler. (Bu durumda, en yüksek enerjili parçacıklar iyonize gazın içinde kalır ve bu, plazmanın sıcaklığını sürdürmek için önemlidir). Cambridge’deki Massachusetts Institute of Technology’de plazma fizikçisi Anne White, “Bunu araştırmak ve nedenini anlamak istiyoruz” diyor.

1997 deneylerinden bir başka önemli fark, JET’in makineyi ısı ve nötron bombardımanının etkilerine karşı koruyan ve plazmadan safsızlıkları gideren iç malzemelerin ITER’in tasarımındakilerle eşleşecek şekilde yeniden takılmış olmasıdır. Bu malzemeler plazmaya geri yayılabildiğinden ve onu soğutabildiğinden, füzyon süreciyle nasıl etkileşime girdiklerini anlamak çok önemlidir.

Chapman, yeni nesil füzyon bilim adamlarının trityum ile hiç çalışmadığını söylüyor, bu da deneylerin yapılmasını daha da önemli hale getiriyor. Bu büyük bir mesele. İnsanlar izliyor ”diye ekliyor Luce.

Profesör

Grafeni laboratuvardan gerçek dünyaya çıkarmak

Previous article

Akdeniz diyeti mi deniyorsun? Bağırsak mikropları sonucu etkileyebilir: Araştırmanın Önemli Noktaları

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Gündem