Bilim İnsanları Kendi Kendini Sürdüren Nükleer Füzyon Elde Ettiler Fakat Bunu Kopyalayamıyorlar

Bilim insanları geçen yıl ilk kez, laboratuvarda kendi kendine devam eden bir füzyon reaksiyonu elde ettiklerini doğruladılar - bu da bizi Güneş'e güç veren kimyasal reaksiyonu kopyalamaya daha da yaklaştırdı.

Ancak, deneyi nasıl yeniden oluşturacaklarından tam olarak emin değiller.

Nükleer füzyon, iki atom birleşerek daha ağır bir atom oluşturduğunda açığa çıkar ve bu süreçte büyük bir enerji patlaması meydana gelir.

Bu genellikle doğada bulunan bir süreçtir, ancak laboratuvarda tekrarlanması çok zordur çünkü reaksiyonun devam etmesi için yüksek enerjili bir ortama ihtiyaç duyar.

Güneş, helyum oluşturmak için hidrojen atomlarını bir araya getirerek nükleer füzyon kullanarak enerji üretir.

Süpernova - patlayan güneşler - ayrıca kozmik havai fişek gösterileri için nükleer füzyondan yararlanır. Bu reaksiyonların gücü, demir gibi daha ağır molekülleri yaratan şeydir.

Bununla birlikte, Dünya'daki yapay ortamlarda, ısı ve enerji, x-ışını radyasyonu ve ısı iletimi gibi soğutma mekanizmaları yoluyla kaçma eğilimindedir.

Nükleer füzyonu insanlar için uygun bir enerji kaynağı haline getirmek için, bilim insanlarının önce kendi kendine ısınma mekanizmalarının tüm enerji kaybını bastırdığı 'ateşleme' adı verilen bir şeyi başarmaları gerekiyor.

Ateşleme sağlandığında, füzyon reaksiyonu kendi kendine güç verir.

1955'te fizikçi John Lawson, bu ateşlemenin ne zaman gerçekleştiğini anlamaya yardımcı olmak için şimdi 'Lawson benzeri ateşleme kriterleri' olarak bilinen bir dizi kriter oluşturdu.

Nükleer reaksiyonların ateşlenmesi genellikle süpernova veya nükleer silahlar gibi aşırı yoğun ortamlarda gerçekleşir.

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'nın Kaliforniya'daki Ulusal Ateşleme Tesisi'ndeki araştırmacılar, tekniklerini mükemmelleştirmek için 10 yıldan fazla zaman harcadılar ve şimdi, 8 Ağustos 2021'de gerçekleştirilen dönüm noktası deneyinin, aslında, bir nükleer füzyon reaksiyonunun ilk başarılı ateşlemesini ürettiğini doğruladılar.

Yakın tarihli bir analizde, 2021 deneyi, Lawson'ın kriterinin dokuz farklı versiyonuna göre değerlendirildi.

National Ignition Facility'den nükleer fizikçi Annie Kritcher New Scientist'e “Lawson'ın laboratuvardaki kriterlerini ilk kez geçtik” dedi.

Bu etkiyi elde etmek için ekip, altın astarlı tükenmiş bir uranyum odasının ortasına bir trityum ve döteryum yakıtı kapsülü yerleştirdi ve yoğun bir x-ışınları banyosu oluşturmak için 192 yüksek enerji lazeri ateşledi.

İçe doğru yönlendirilen şok dalgaları tarafından oluşturulan yoğun ortam, kendi kendini idame ettiren bir füzyon reaksiyonu yarattı.

Bu koşullar altında, hidrojen atomları füzyona uğradı ve saniyenin 100 trilyonda biri için 1,3 megajul enerji, yani 10 katrilyon watt güç açığa çıktı.

Geçen yıl boyunca, araştırmacılar sonucu dört benzer deneyde tekrarlamaya çalıştılar, ancak rekor kıran ilk deneyde üretilen enerji veriminin yalnızca yarısını üretmeyi başardılar.

Kritcher, ateşlemenin, her bir kapsülün yapısındaki farklılıklar ve lazerlerin yoğunluğu gibi, zar zor algılanabilen küçük değişikliklere karşı oldukça hassas olduğunu açıklıyor.

Imperial College London'dan plazma fizikçisi Jeremy Chittenden, "Mikroskobik olarak daha kötü bir başlangıç ​​noktasından başlarsanız, bu nihai enerji veriminde çok daha büyük bir farka yansır" diyor. "8 Ağustos deneyi en iyi senaryoydu."

Ekip şimdi ateşlemeyi sağlamak için tam olarak neyin gerekli olduğunu ve deneyin küçük hatalara karşı nasıl daha dayanıklı hale getirileceğini belirlemek istiyor. Bu bilgi olmadan, bu tür araştırmaların nihai hedefi olan şehirlere güç verebilecek füzyon reaktörleri oluşturmak için süreç ilerletilemez.

Bu makale Physical Review Letters’da yayınlandı.