29 Mayıs 2024, Çarşamba Gazete Oksijen
29.01.2021 08:00

Yapay güneş hayali ne kadar gerçekçi?

Füzyon reaktörleri bir gün hayata geçerse, insanlık çok değerli ve temiz bir enerji kaynağına kavuşacak. Şu an için bu reaktörleri en fazla 20 saniye çalıştırabiliyoruz. Peki bu iş neden bu kadar zor ve neden önemli, işte yanıtları...

Son dönemde haberlerde en çok çıkan teknoloji gelişmelerinden birisi, “Çin’in Dünya’da Yapay Güneş’i çalıştırdığı” şeklinde abartılı başlıklarla verilen haberler... Geçtiğimiz günlerde Güney Kore de benzer bir “Güneş reaktörü”nü 20 saniyeliğine çalıştırmayı başararak rekor kırdı. Peki bu haberlerin aslı astarı ne? Aslında elbette Çin Dünya’da yapay bir Güneş çalıştırmadı. Bu haberlerde anlatılmaya çalışılan şey, erken dönem füzyon reaktörü denemeleri… Füzyon reaktörleri uzun yıllardır peşinde koşulan bir hayal. Gerçekleşirse, insanlık çok kıymetli ve temiz bir enerji kaynağına ulaşacak. Sadece okyanuslardaki hidrojen izotoplarını kullanarak, milyonlarca yıllık enerji üretebileceğiz. Üstelik, bir bombaya çevrilmesi çok daha zor ve modern nükleer reaktörlere göre çok daha güvenilir bir enerji... Ama bu mümkün mü, şüpheli. Güneş’in sıcaklığında, hatta ondan 6 kata daha yüksek sıcaklıklarda çalışması gereken reaktörlerden bahsediyoruz. Bugünkü nükleer reaktörlerden farkını anlatabilmem için, önce “füzyon” ile “fisyon” arasındaki farkı anlatmam lazım.

Tıpkı yıldızlardaki gibi

Füzyon (yani “kaynaşma” veya “birleşme”), iki atomun birbirine kaynaşarak daha iri kütleli bir atoma dönüşmesidir. Güneş’in 4,6 milyar yıldır parlamasının ardında yatan ana tepkime de budur. Hidrojen atomlarının etrafındaki elektronlar, muazzam sıcaklıktaki (yaklaşık 15 milyon santigrat derece) Güneş çekirdeğinde, atomdan ayrışırlar ve böylece bu bölge maddenin katı, gaz ve sıvı gibi fazlarından biri olan “plazma” fazına geçer. Bu noktada, onlara yine inanılmaz yüksek düzeylerde basınç uygulayacak olursanız, iki hidrojen atomu birbirine kaynaşarak helyuma dönüşecektir. Helyum da, benzer şartlar altında füzyon yoluyla diğer atomlarla birleşerek daha iri atomlara dönüşür. Bu, böylece devam eder ve periyodik cetveldeki daha iri atomlara ulaşırız. Buna, füzyon reaksiyonu denir. Demirden hafif elementlerin önemli bir bölümü, yıldızlarda bu şekilde üretilir ve uzaya saçılır. Aşina olduğumuz nükleer reaktörlerde farklı bir süreç yaşanır. Plütonyum gibi radyoaktif elementler, nötron bombardımanına tutularak daha ufak atomlara parçalanır. Buna “fisyon”, yani “ayrışma” denir. Bu yüksek enerjili atomlar, daha düşük enerjili elementlere dönüşürken etrafa enerji saçarlar ve biz de bunu kontrolsüzce saçarsak atom bombası, kontrollü şekilde hapsedersek nükleer reaktör elde ederiz. Füzyon reaktörlerinde yapılmak istenen ise bunun tersidir. Atomları fisyonla parçalamak yerine, füzyonla kaynaştırmak. Tıpkı Güneş gibi! Böylece küçük ama yüksek enerjili atomlar, büyük ama daha düşük enerjili atomlara dönüştürülebilecek ve bu süreçte açığa çıkan enerji kullanılabilecektir. Üstelik bu, neredeyse hiçbir atığı olmayan, bir sızıntı veya patlama olduğunda kendi kendine sönebilen, yakıt olarak tehlikeli elementler kullanmayan bir reaktör olacaktır.  Sadece okyanus sularındaki hidrojen izotopları döteryum veya trityumu kullanarak bile, milyonlarca yıl boyunca bütün insanlara yetecek enerjiyi üretebiliriz. Atom bombasına çevrilmesi imkansıza yakın olan, derin uzay görevlerinde araçlarımızı besleyebilecek, çok kıymetli ve temiz bir enerji kaynağına ulaşmış olacağız.

Ama büyük bir sorun var... 

Bu reaktörlerin 150 milyon santigrat derece gibi sıcaklıklarda, inanılmaz yüksek basınç altında çalışması gerekiyor; tıpkı Güneş’in kendisi gibi, hatta Güneş’ten bile sıcak… Buna uzun süre dayanabilecek malzemeler üretmek aşırı zor. Bir füzyon reaktörünün çalışması konusunda şu anki Dünya rekoru sadece 20 saniye kadar ve üretilen güç de atom reaktörlerine göre gülünç seviyede düşük. Dolayısıyla bu alanda çok daha fazla atılıma ihtiyacımız var, hatta bazı fizikçiler bunun hiçbir zaman mümkün olmadığını düşünüyor.  Ancak dünya çapında, ABD, Çin, Rusya, Kore ve Avrupa gibi bölgelerde füzyon reaktörleri üzerine çalışmalar devam ediyor. Bu atılımı ilk sağlayan ülke, diğerlerine karşı muazzam bir avantaja erişecek ve ülkelerin her biri bunu çok iyi biliyor; bu nedenle yarışta geri kalmak istemiyorlar. Şimdilik işlevsel düzeyde bir füzyon reaktörü için en gerçekçi hedefler, 21. yüzyılın ikinci yarısına işaret ediyor. Çünkü füzyon reaktörleriyle ilgili her çözüm, yepyeni sorunları beraberinde getiriyor. Ancak bunları çözdükçe, bu inanılmaz enerji kaynağına hükmedebilir ve medeniyetimizi çok daha ileriye taşıyabiliriz. Bekleyip, göreceğiz.