Füzyon, iki atomun birleşerek biraz daha küçük toplam kütleye sahip bir veya daha fazla yeni atom oluşturduğu bir nükleer reaksiyondur. Kütlelerdeki fark, Einstein’ın ünlü denklemi E = mc2 ile tanımlandığı gibi enerji olarak açığa çıkar; burada enerji, kütleye ve ışık hızının karesine eşittir. Işık hızı muazzam olduğu için, füzyonda olduğu gibi, yalnızca küçük bir kütle miktarını enerjiye dönüştürmek, aynı anda muazzam miktarda enerji üretir.
ABD hükümetinin Kaliforniya’daki Ulusal Ateşleme Tesisindeki bilim adamları, ilk kez sözde termonükleer ateşlemeyi gösterdiler. Tutuşma, bir füzyon reaksiyonunun harici bir kaynakla reaksiyona girdiğinden daha fazla enerji üretmesidir ve kendi kendini idame ettirebilir hale gelir. Ulusal Ateşleme Tesisi
‘te kullanılan teknik, bir altın kutu içinde bulunan döteryum ve trityumdan (ekstra nötronlu hidrojen elementinin iki versiyonu) yapılmış 0,0
inç (1 mm) yakıt peleti ile 192 lazerin ateşlenmesini içeriyordu. Lazerler kutuya çarptığında, yakıt peletini kurşun yoğunluğunun yaklaşık 20 katına ve plaka yüzeyinden yaklaşık 100 kat daha sıcak olan 5 milyon Fahrenheit’ten (3 milyon Santigrat) fazla ısıtan ve sıkıştıran X-ışınları üretirler. güneş Bu koşulları yeterince uzun süre koruyabilirseniz, yakıt birleşir ve enerji salar.
Test sırasında, yakıt ve kapsül saniyenin birkaç milyarda biri içinde buharlaşır. Araştırmacılar daha sonra cihazlarının ısıya dayanabileceğini ve füzyon reaksiyonu tarafından salınan enerjiyi doğru bir şekilde ölçebileceğini umuyorlar.
Füzyon deneylerinin başarısını değerlendirmek için fizikçiler, füzyon sürecinde salınan enerji ile lazerin enerji içeriği arasındaki ilişkiyi inceler. Bu orana kar denir.
1’den büyük bir kazanç, füzyon işleminin lazerden daha fazla enerji saldığı anlamına gelir.
5 Aralık 2022’de Ulusal Ateşleme Tesisi, tamamı saniyenin milyarda biri içinde olmak üzere 2 milyon jul lazer enerjisi (bir saç kurutma makinesini 15 dakika çalıştırmak için gereken enerji miktarı) içeren bir yakıt peletini ateşledi. Bu, 3 milyon joule salan bir nükleer füzyon reaksiyonunu başlattı. Bu, tesisin Ağustos 2021’de belirlediği %0,7’lik önceki rekoru kırarak yaklaşık %1,5’lik bir artışa eşit.
Bilim adamları, bu sonuca ulaşmak için onlarca yıldır istikrarlı bir şekilde nükleer füzyon yapbozunun birkaç parçasını geliştiriyorlar ve daha fazla çalışma, süreci daha verimli hale getirebilir.
İlk olarak, lazerler 1960 yılına kadar icat edilmemişti. ABD hükümeti 2009 yılında Ulusal Fusarium’un inşaatını tamamladığında, bir hedefe bir milyon jul enerji iletebilen dünyanın en güçlü lazer tesisiydi. Ürettiği 2 milyon jul, dünyanın en güçlü lazerinden 50 kat daha enerjiktir. Daha verimli lazerler ve bu verimli lazerleri yapmak için daha az enerji tüketen yöntemler, sistemin genel verimliliğini büyük ölçüde artırabilir.
Füzyon koşullarının sürdürülmesi çok zordur ve kapsüldeki veya yakıttaki herhangi bir küçük kusur, enerji gereksinimlerini artırabilir ve verimliliği azaltabilir. Bilim adamları, enerjiyi lazerden kapsüle aktarmada ve X-ışınlarını kapsülden yakıt kapsülüne daha verimli bir şekilde aktarmada büyük adımlar attılar, ancak şu anda toplam lazer enerjisinin yalnızca yaklaşık yüzde 0-0’ı kapsülden aktarılıyor. kapsül yakıt
Yakıt bileşimindeki döteryum, deniz suyunda doğal olarak bol miktarda bulunurken, trityum çok daha nadirdir. Füzyon aslında trityum üretiyor, bu nedenle bilim adamları bu trityumu doğrudan hasat etmenin yollarını geliştirmeyi umuyorlar. Ancak gerekli yakıtı üretmenin başka yöntemleri de var.
Füzyonun evinize güç verebilmesi için bu ve diğer bilimsel, teknolojik ve mühendislik engellerinin aşılması gerekir. Füzyon tesisinin maliyetini ulusal geçişin 3,5 milyar dolarlık maliyetinin oldukça altına çekmek için de çaba gösterilmelidir. Bu adımlar hem federal hükümetten hem de özel sektörden önemli yatırımlar gerektiriyor. Unutulmamalıdır ki
Füzyon küresel bir yarışmadır ve dünyadaki birçok laboratuvar farklı olanları kullanır, ancak Ulusal Ateşleme Tesisi yeni bir sonuçla dünyada ilk kez termonükleer sentez hayalinin mümkün olduğunu gördü.