Füzyon enerjisinde devrim! Çin tokamağı yoğunluk bariyerini kırdı

Nükleer füzyon alanında gerçekleştirilen son gelişmeler, insanlığın temiz ve sınırsız enerji kaynağına ulaşma yolunda önemli bir adım teşkil etmektedir. Bu bağlamda, Çin'in Hefei şehrinde bulunan Deneysel İleri Süperiletken Tokamak (EAST) reaktörü, bilim dünyasında dikkate değer bir başarıya imza atmıştır. Reaktörü işleten Çin Bilimler Akademisi'ndeki araştırma ekibi, plazma yoğunluğu konusunda uzun süredir var olan ve aşılması imkansız görülen bir engeli ortadan kaldırmayı başarmıştır. Science Advances dergisinde yayınlanan çalışmada detaylandırılan bu başarı, tokamak teknolojisinin geleceği açısından büyük önem taşımaktadır.

Greenwald sınırı nedir ve neden önemlidir?

Plazma yoğunluk bariyeri olarak da bilinen Greenwald sınırı, 1988 yılında Amerikalı fizikçi Martin Greenwald tarafından keşfedilmiş ve onun adıyla anılmaya başlanmıştır. Bu sınır, tokamak reaktörlerinde plazmanın kararsızlaşmadan önce içerebileceği atom sayısının üst limitini matematiksel olarak tanımlamaktadır. Teknik açıdan bakıldığında, reaktörün metal duvarlarından gelen atomlar, plazmayla etkileşime girdikçe, sistemin istikrarını tehdit eden bir durumun ortaya çıkması söz konusudur. Ancak bu sınırın en önemli özelliği, fiziksel bir yasa olmayıp, iyi belgelenmiş bir olgunun matematiksel bir tanımı olmasıdır. Bu durum, mühendislik yoluyla bu bariyerin etrafından dolaşmanın veya onu aşmanın mümkün olabileceğini göstermektedir. Yıllar boyunca bilim insanları, bu sınırı aşmanın yollarını araştırmış, ancak başarılı sonuçlar elde etmekte zorlanmışlardır.

EAST reaktörünün devrim niteliğindeki başarısı

Çin Bilimler Akademisi'ndeki araştırmacılar, plazma-duvar kendi kendine organizasyonu (PWSO) adı verilen yeni bir yöntem geliştirerek, EAST reaktöründe Greenwald sınırını yüzde 65 oranında aşmayı başarmışlardır. Bu başarı, plazma ve reaktörün duvarları arasındaki etkileşimi dikkatle dengeleyerek mümkün kılınmıştır. Geleneksel tokamak işletme yöntemlerinde, plazma atom çorbası belirli bir noktaya ulaştığında, reaktörün duvarıyla olan atomlar etkileşime girerek soğutma sürecini hızlandırır ve sonunda sistemi kararsızlaştırır. Ancak EAST reaktöründe uygulanan yeni teknik, bu etkileşimi başlangıçtan itibaren kontrol altına almaktadır. Araştırma ekibi, başlangıç yakıt gazı basıncını dikkatli bir şekilde ayarlayarak ve her deşarj döngüsü için elektron siklotron rezonans ısıtması uygulayarak, plazma-duvar etkileşimlerini organize etmeyi başarmıştır. Sonuç olarak, tokamak reaktörü başarılı bir şekilde Greenwald sınırının çok ötesinde plazma yoğunluklarına ulaşabilmiştir.

Çalışmanın ortak yazarı olan Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Ping Zhu, yaptıkları keşfin önemini vurgulayarak, bu bulguların tokamaklarda ve yeni nesil yanan plazma füzyon cihazlarında yoğunluk sınırlarını genişletmek için pratik ve ölçeklenebilir bir yol sunduğunu belirtmiştir. Bu açıklama, EAST reaktöründe elde edilen sonuçların sadece teorik değil, aynı zamanda uygulamada da işe yarar olduğunu göstermektedir.