Princeton Üniversitesi’ndeki fizikçilerden ve mühendislerden oluşan bir ekip, güçlü makineleri üretmenin potansiyel olarak uygun maliyetli bir yolunu sergileyen, kalıcı mıknatıslar kullanan, yıldızlaştırıcı olarak bilinen bir bükümlü füzyon reaktörü inşa etti. MUSE adı verilen deneyleri 3D baskılı ve kullanıma hazır parçalara dayanıyor.
Güneşimiz gibi yıldızlara güç veren reaksiyon olan nükleer füzyon, atomları birleştirerek büyük miktarda enerji üretir (atomları bölerek daha az enerji üreten nükleer fisyonla karıştırılmamalıdır). Nükleer fisyon, elektrik şebekelerine güç sağlayan modern nükleer reaktörlerin merkezindeki reaksiyondur; bilim insanları nükleer füzyonun bir enerji kaynağı olduğuna dair şifreyi henüz çözemediler. Uzun zamandır aranan hedefe ulaşıldığında bile teknolojiyi ölçeklendirmek ve onu ticari olarak uygulanabilir kılmak başlı başına bir canavardır.
Yıldızlaştırıcılar, yüksek sıcaklıkta plazmalar içeren, füzyon reaksiyonlarının koşullarını teşvik edecek şekilde ayarlanabilen, silindir şeklindeki cihazlardır. Tokamaklara benzerler, Füzyon reaksiyonlarını çalıştıran çörek şeklindeki cihazlar. Tokamaklar solenoidlere güveniyorelektrik akımını taşıyan mıknatıslardır. MUSE farklıdır.
“Kalıcı mıknatıslar kullanmak, yıldızları tasarlamanın tamamen yeni bir yoludur” söz konusu Princeton Üniversitesi’nden fizikçi ve dergide yayınlanan iki makalenin baş yazarı Tony Qian Plazma Fiziği Dergisi Ve Nükleer füzyon MUSE deneyinin tasarımını açıklayan. “Bu teknik, yeni plazma hapsetme fikirlerini hızlı bir şekilde test etmemize ve yeni cihazları kolayca oluşturmamıza olanak sağlıyor.”
Kalıcı mıknatıslar, mıknatıs alanlarını oluşturmak için elektrik akımına ihtiyaç duymazlar ve hazır olarak satın alınabilirler. MUSE deneyi bu tür mıknatısları 3 boyutlu baskılı bir kabuğa yapıştırdı.
Üniversitenin Plazma Fiziği Laboratuvarı’nda araştırma bilimcisi olan Michael Zarnstorff, “Diğer mıknatısların yanına yerleştirilseler bile, nadir toprak kalıcı mıknatıslarının, füzyon reaksiyonlarının meydana gelebilmesi için plazmayı sınırlamak için gerekli manyetik alanları üretip koruyabileceğini fark ettim” dedi. MUSE projesinin baş araştırmacısı bir basın bülteninde. “Bu tekniğin işe yaramasını sağlayan özellik budur.”
Geçen yıl, Enerji Bakanlığı’nın Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki (LLNL) bilim insanları füzyon reaksiyonunda başabaş noktasına ulaşıldı; yani, reaksiyon onu çalıştırmak için gerekenden daha fazla enerji üretti. Ancak bu övgü, tepkiyi tetiklemek için gerekli olan “duvar gücünü” hesaba katmayı ihmal ediyor. Başka bir deyişle, önümüzde hâlâ çok uzun bir yol var.
LLNL atılımı, tokamaklarda ve yıldızlaştırıcılarda meydana gelen plazma bazlı füzyon reaksiyonlarından farklı bir süreç olan, güçlü lazerlerin bir atom topaklarına parlatılmasıyla gerçekleştirildi. MUSE’de kalıcı mıknatısların uygulanması gibi cihazlarda küçük ayarlamalar veya KSTAR tokamak’ta yükseltilmiş bir tungsten saptırıcıbilim adamlarının deney düzeneklerini kopyalamasını ve yüksek sıcaklıklarda daha uzun süre deney yapmasını kolaylaştırıyor.
Birlikte ele alındığında, bu yenilikler bilim adamlarının şunları yapmasına olanak tanıyacak: Daha plazmalar parmak uçlarında olacak ve belki – sadece belki – o övülen kullanılabilir ve ölçeklenebilir füzyon enerjisi hedefine ulaşacaklar.