ABD'li Bir Girişim Füzyon Teknolojisiyle Altın Üretebileceğini İddia Ediyor

Bir elementi başka bir elemente dönüştürmek için gereken fizik kuramı iyi anlaşılmıştır ve onlarca yıldır hızlandırıcılarda ve çarpıştırıcılarda – atom altı parçacıkları birbirine çarptırarak – kullanılmaktadır.

Bugünkü en dikkat çekici örnek, Cenevre merkezli Cern’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’dır. Ancak bu yolla altın üretmenin maliyetleri çok yüksektir ve elde edilen miktarlar son derece küçüktür.

Örneğin, Cern’in Alice deneyi, dört yıl boyunca çalışırken yalnızca 29 pikogram altın üretildiğini tahmin etmiştir. Bu hızla, bir troy onsu (yaklaşık 31 gram) altın üretmek için evrenin ömrünün yüzlerce katı süreye ihtiyaç duyulur.

Kaliforniya merkezli girişim şirketi Marathon Fusion ise çok farklı bir yaklaşım önermektedir: Nükleer füzyon reaktöründe nötron parçacıklarının radyoaktivitesini kullanarak bir cıva formunu, cıva-197 adı verilen başka bir forma dönüştürmek.

Bu, ardından kararlı bir altın formuna – altın-197’ye – bozunur. Bu parçacık bozunması süreci, bir atom altı parçacığın kendiliğinden iki veya daha fazla hafif parçacığa dönüşmesi anlamına gelir.

Marathon Fusion ekibi, bir füzyon enerji santralinin yılda bir gigawatt termal güç üretimiyle birkaç ton altın üretebileceğini tahmin etmektedir.

Cıva-198 izotopunun nötronlarla bombardımana tutulması, radyoaktif cıva-197 izotopunun oluşumuna yol açar – bu da ardından altının tek kararlı izotopuna bozunur.

Buradaki kilit nokta, cıva bozunma zincirini tetikleyecek kadar enerjik nötronlara sahip olmaktır. Bu işler hale getirilebilirse ilginç bir fikir olabilir. Ancak kâr getirip getirmeyeceği başka bir meseledir.

Bunun için yüksek nötron akısı (nötron radyasyonu yoğunluğunun bir ölçüsü) gereklidir. Bu da, füzyon reaktörleri için standart bir yakıt karışımı olan döteryum ve trityum (her ikisi de hidrojenin formları) kullanılarak reaktör plazmasında enerji üretimiyle elde edilebilir.

Nötronlar maddelerin içine kolayca nüfuz eder ve atomlardaki çekirdeklerle çarpışarak yavaşlarlar. Cıva-198’i altına dönüştürmek için 6 milyon elektron voltun üzerinde enerjiye sahip nötronlara ihtiyaç vardır.

Marathon Fusion, tahminlerini oluşturmak için bir füzyon reaktörünün “dijital ikizini” – füzyon tepkimesinin fiziğini ve ardından gelen radyoaktif süreçleri simüle eden bir bilgisayar modelini – kullanmaktadır.

Ancak bu tür çalışmaların bir sınırlaması, dijital ikizin gerçek bir ticari füzyon reaktörüyle doğrulanması gerektiğidir – fakat şu anda böyle bir reaktör mevcut değildir.

 

Bilim insanlarının ticari bir füzyon reaktörü gerçeğe dönüştürebilmesi için aşılması gereken birçok zorluk vardır. Bunlar arasında reaktörün inşası için yeni malzemelerin üretilmesi, sistemi sürekli enerji üretecek şekilde çalıştırmak için gereken bilimin anlaşılması ve plazma füzyon tepkimesini çalışır durumda tutacak yapay zekâ sistemlerinin geliştirilmesi yer alır.

Birleşik Krallık merkezli JET (Joint European Torus) gibi en gelişmiş füzyon deneyleri bile yalnızca nispeten küçük miktarlarda enerji üretebilmiştir.

Ancak Birleşik Krallık’taki araştırmacılar, egzoz plazmasının kontrol yöntemini değiştirerek füzyon reaktörlerinin boyutunu küçültmenin yeni bir yolunu geliştirmiştir. Bu yeni füzyon reaktörü konseptinin prototipi olan STEP (Spherical Tokamak for Energy Production), 2040 yılına kadar hazır olmayı hedeflemektedir.

 

Radyoaktif Atık

Kâğıt üzerinde, bir füzyon reaktöründe cıvadan altın üretmek mümkündür. Ancak ticari füzyon reaktörleri hayata geçirilene kadar, Marathon Fusion’ın dijital ikiz çalışmasında kullandığı varsayımlar test edilemeyecektir.

Ayrıca, bir füzyon reaktöründe üretilen herhangi bir altın başlangıçta radyoaktif olacaktır; yani radyoaktif atık olarak sınıflandırılacak ve üretimden sonra uzun bir süre boyunca yönetilmesi gerekecektir.

Nükleer ve parçacık fizikçileri iyi bilir ki, bir deneyin dijital ikizini oluştururken önemli fiziksel etkileri ve kritik detayları gözden kaçırmak çok kolaydır.

Ancak bu atığın saf altın olarak işlenmesi için gereken sürecin getireceği zorluklar, uzun vadeli yatırımcıları mutlaka caydırmak zorunda değildir.

Şimdilik bu fikir kâğıt üzerinde cazip görünmektedir – ancak Kaliforniya'da yeni bir altına hücum başlatmaktan hâlâ çok uzağız.

Adrian Bevan, Fizik Profesörü, Fiziksel ve Kimyasal Bilimler Okulu, Londra Queen Mary Üniversitesi

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.