Temiz enerjinin önündeki 70 yıllık sorun çözüldü

Füzyon enerjisi; temiz, bol ve düşük maliyetli bir enerji kaynağı olmasına rağmen, reaktörlerdeki plazmanın sürdürülebilir şekilde kontrol altına alınamaması nedeniyle istenilen verim düzeyine ulaşılamıyordu. Özellikle alfa parçacıklarının reaktör dışına sızması, plazmanın gerekli sıcaklık ve yoğunluğa erişmesini engelliyor, bu da füzyon reaksiyonunun devamlılığını zora sokuyordu. Mühendislerin geliştirdiği karmaşık manyetik hapsedici sistemler dahi “manyetik delikler” sebebiyle yeterli çözüm sağlayamıyordu. Bu deliklerin tespiti ise zaman ve maliyet açısından büyük zorluklar barındırıyordu.

Yayımlanan son çalışmaya göre, araştırma ekibi bu sorunu mevcut yöntemlerden 10 kat daha hızlı ve benzer doğruluk oranıyla çözebilen bir teknik ortaya koydu. Bu yenilik, özellikle 1950’lerden bu yana teorik olarak önerilen fakat uygulamada büyük zorluklar içeren stellarator (yıldızlaştırıcı) tipi füzyon reaktörleri açısından kritik bir ilerleme anlamına geliyor.

YENİ YAKLAŞIM: SİMETRİ TEORİSİ

Stellarator tipi reaktörler, yüksek sıcaklıklarda iyonize olmuş gazdan oluşan plazmayı fiziksel temasa gerek kalmadan, yalnızca dışarıdan yerleştirilen karmaşık biçimli elektromanyetik bobinlerle kontrol ediyor. Üç boyutlu olarak kıvrılan bu manyetik alanlar, plazmayı adeta “manyetik bir kafeste” hapsediyor. Böylece parçacıkların reaktör duvarlarına çarparak neden olabileceği enerji kayıplarının ve yapısal hasarların önüne geçiliyor. Ayrıca stellarator’ün dıştan sağlanan manyetik alan yapısı, cihazın sürekli çalışmasına olanak tanıyor. Bu da onu teorik olarak kesintisiz enerji üretimi için uygun hale getiriyor.

Ancak bu tip reaktörlerin tasarımı sırasında, oluşabilecek manyetik delikleri hassas biçimde saptamak oldukça zahmetli bir süreç gerektiriyor. Newton’un hareket yasaları kullanılarak yapılabilen bu hesaplamalar büyük zaman ve kaynak gerektiriyor. Reaktör tasarımlarında binlerce varyasyon test edilmesi gerektiği için, bu işlemin uygulanabilirliği büyük ölçüde sınırlı kalıyordu.

Bu nedenle bilim insanları genellikle daha basit ama düşük hassasiyetli pertürbasyon teorisine başvuruyordu. Ne var ki bu yöntem, sonuçlarda hatalara yol açıyor ve gelişimin önünü kesiyordu. Yeni geliştirilen ve simetri teorisine dayanan yaklaşım ise hem hesaplama süresini azaltıyor hem de doğruluğu artırarak mevcut tekniklerin önüne geçiyor.

Araştırmacılar, bu yeni metodun yalnızca stellarator tipi reaktörlerle sınırlı kalmayıp, günümüzde daha yaygın kullanılan tokamak tasarımlarında da etkili olabileceğine dikkat çekiyor. Tokamaklarda sıklıkla karşılaşılan “kaçak elektron” sorununun — yani yüksek enerjili elektronların reaktör duvarlarına zarar vermesi — bu simetri temelli sistemle önceden tespit edilebileceği belirtiliyor.

Bu gelişme, füzyon enerjisinin ticari ölçekte uygulanabilirliğine bir adım daha yaklaşılmasını sağlayabilir.