İnsanların ilk kez füzyon reaksiyonları üretmesinden bu yana geçen doksan yıl içinde, sadece birkaç füzyon teknolojisi 10 milyon santigrat dereceden, yani kabaca Güneş’in çekirdeğinin sıcaklığından daha sıcak elektron sıcaklıklarına sahip plazma oluşturabildi. Zap Energy‘nin Z pinch füzyon cihazı da bu başarıyı gösterenlerden birisi ve firma, Güneş’ın sıcaklığı aşan ısılara diğer yöntemlerden daha basit ve ucuz bir şekilde çıkabildiğini söylüyor. Füzyon enerjisinde yeni bir başarı
Bilmeyenler için Z-pinch, füzyon enerjisi araştırmalarında kullanılan tokamak ve stellarator gibi bir plazma hapsetme yöntemidir. Güney Kore, devasa KSTAR tokamak cihazıyla Güneş’in 7 katı sıcaklığına erişirken Z-pinch yönteminde, plazmadan güçlü bir elektrik akım geçirilerek manyetik alan oluşturuyor. Oluşan manyetik alan ise Lorentz kuvveti sayesinde plazmayı sıkıştırıyor. Ancak bu yöntemin bazı sorunları bulunuyor. Zap Energy ise klasik Z-pinch yönteminden farklı olarak “kesilmiş akımda stabilize (SFS) Z-pinch” adı verilen özel bir Z-pinch yöntemini kullanıyor. Bu sayede daha kararlı ve verimli bir füzyon reaksiyonu elde edilmesi hedefleniyor.
SFS Z-pinch, harici mıknatıslar veya ısıtma sistemlerine ihtiyaç duymadan, sadece bir elektrik akımı ve bir plazma kullanarak çalışken füzyonu, diğer füzyon reaktörlerinden daha küçük ve daha kompakt bir boyutta ortaya koymayı mümkün kılıyor. Bu ay Physical Review Letters dergisinde yayınlanan yeni bir araştırma makalesi, Zap Energy’nin Fusion Z-pinch Experiment (FuZE) cihazında 11 ila 37 milyon santigrat dereceye çıktığını ortaya koyuyor. Zap Ar-Ge Başkan Yardımcısı Ben Levitt, “Bunlar son derece titiz ve kesin ölçümler, ancak geleneksel füzyon standartlarına göre son derece mütevazı ölçekte bir cihazda yapıldı” diyor.
Füzyon nasıl oluşturuluyor?
Füzyon için gerekli koşulları oluşturmanın ilk adımı, çekirdeklerin ve elektronların atomlar halinde birbirine bağlı olmadığı “maddenin dördüncü hali” olan bir plazma oluşturmaktan geçiyor. Örneğin, döteryum ve trityum adı verilen iki hidrojen formundan oluşan bir plazmayı sıkıştırmak ve ısıtmak, çekirdeklerinin çarpışmasına ve kaynaşmasına neden olur. Bu gerçekleştiğinde, füzyon reaksiyonları aynı miktarda kömürün yakılmasına kıyasla gram başına yaklaşık 10 milyon kat daha fazla enerji açığa çıkarır. Ancak en büyük zorluk, bu reaksiyonların başlatılması için gereken giriş enerjisinden daha fazla enerji çıktısı elde edebilmek. Aynı zamanda reaksiyonu stabil ve sürekli tutmak da gerekiyor.
Zap Energy’nin teknolojisi, büyük elektrik akımlarının ince bir plazma filamenti boyunca yönlendirildiği Z pinch olarak bilinen basit bir plazma hapsetme yöntemine dayanıyor. Z-pinch füzyonu 1950’lerden bu yana deneniyor olsa da, yaklaşım plazmalarının kısa ömürlü olması nedeniyle çok gündemde kalmamıştır. Zap Energy ise bu sorunu SFS Z-pinch süreciyle bunu çözdüğünü belirtiyor. Zap Energy temel bir sorunu çözmüş olsa da füzyon enerjisinde nihai sonuca ulaşmak o kadar da kolay değil. Evet, firma süper iletken mıknatıslar veya lazer gibi yöntemlere göre büyük tasarruf sağlamış olsa da yakıt olarak kullandığı trityum hiç de ucuz değil, gramı 30.000 dolar kadar. Ama genel olarak diğer yöntemlere göre halen çok daha ucuz olmayı başarıyor.