Temiz, bol ve düşük maliyetli enerji üretiminin önündeki en büyük engellerden biri daha aşıldı. Teksas Üniversitesi, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve Type One Energy Group’tan bilim insanları, neredeyse 70 yıldır çözüm bekleyen bir füzyon enerjisi sorununu çözüme kavuşturarak geleceğin enerji kaynakları için önemli bir eşiği daha aştı. 70 yıllık çözüm
Füzyon reaktörlerinin en büyük sorunlarından biri, yüksek enerjili parçacıkların reaktör içinde yeterince uzun süre tutulamamasıydı. Bu parçacıklar — özellikle alfa parçacıkları — reaktörden sızdığında, plazmanın gereken sıcaklık ve yoğunluğa ulaşması engelleniyor. Bu da füzyon reaksiyonunun sürdürülebilirliğini sekteye uğratıyor. Mühendisler bu sorunu çözmek için karmaşık manyetik hapsedici sistemler tasarlıyor, ancak bu sistemlerde de genellikle sızıntıya neden olan “manyetik delikler” bulunuyor. Bu deliklerin yerini tespit etmekse son derece zaman alıcı ve maliyetli hesaplamalar gerektiriyor.
Yeni bir çalışmaya göre, araştırma ekibi bu sorunu 10 kat daha hızlı ve aynı doğrulukla çözebilen yeni bir yöntem geliştirdi. Bu yöntem, özellikle 1950’lerden beri teorik olarak önerilen ancak uygulanmasında ciddi zorluklar yaşanan “stellarator” veya “yıldızlaştırıcı” olarak adlandırılan füzyon reaktörleri için büyük bir dönüm noktası niteliğinde.
Simetri temelli yaklaşım
Stellarator tipi reaktörler, plazmayı — yani yüksek sıcaklıkta iyonize olmuş gazı — doğrudan fiziksel temas olmadan kontrol altında tutmak için tamamen dıştan yerleştirilmiş, karmaşık biçimli elektromanyetik bobinler kullanır. Bu bobinler, üç boyutlu kıvrımlı bir geometriye sahip manyetik alanlar oluşturarak plazmayı “manyetik bir kafes” içinde tutar. Böylece yüksek enerjili parçacıkların reaktör duvarlarına çarparak enerji kaybına ya da yapısal hasara yol açması önlenir. Stellarator’ün en önemli özelliği, bu manyetik alanı tamamen dıştan sağladığı için sürekli çalışmaya daha uygun olmasıdır; bu da onu, plazmanın sabit olarak hapsedilebildiği ve teorik olarak kesintisiz enerji üretiminin mümkün olduğu bir sistem haline getirir. Bu reaktörde oluşan manyetik delikleri Newton’un hareket yasalarıyla son derece hassas bir şekilde tespit etmek mümkün olsa da bu, son derece zaman alıcı ve haliyle maliyetlidir. Stellarator tasarımı yapılırken binlerce farklı varyasyonun test edilmesi gerektiğinden, bunu yapmak esasında neredeyse imkansız hale geliyor.
Bu yüzden araştırmacılar genellikle daha basit ama daha az hassas bir yöntem olan pertürbasyon teorisine başvuruyordu. Ancak bu da hatalara yol açıyor ve gelişmeleri yavaşlatıyordu. Araştırmacıların geliştirdiği yeni yöntem ise simetri teorisine dayanıyor. Bu yaklaşım, hem doğruluk hem de hesaplama süresi açısından mevcut yöntemleri geride bırakıyor.
Yeni yöntemin yalnızca yıldızlaştırıcı tipi reaktörlerde değil, daha yaygın olan tokamak tasarımlarında da önemli bir sorunu çözebileceği belirtiliyor. Tokamaklarda yüksek enerjili elektronların duvarlara zarar vermesi, yani “kaçak elektron” sorunu yaşanıyor. Yeni simetri temelli yaklaşım, bu kaçakların oluşabileceği manyetik alan açıklarını da önceden tespit etme potansiyeline sahip.
