Okunma: 329 kez

Çekirdekler pozitif elektrik yüklü olduklarindan ve bu nedenle birbirlerini ittiklerinden proton sayisi az olan çekirdekler daha kolay kaynastirilabilir. Bu tür çekirdeklere sahip atomlar arasinda, hidrojenin izotoplari olan döteryum ve tritiyum atomlari büyük önem tasimaktadir. Döteryum çekirdeginde 1 proton ve 1 nötron, tritiyum çekirdeginde ise 1 proton ve 2 nötron vardir. Bu çekirdekler yaklastirilip kaynastirildiklari zaman,  nükleer reaksiyonlar olusur:

Reaksiyonlarda çok yüksek kinetik enerjilere sahip helyum çekirdekleri ile proton ve nötron tanecikleri çikmaktadir. Bu ürünler reaksiyonun olusturuldugu bölmeyi saran ve genellikle lityumdan yapilmis olan bir tabakaya saplanir ve bu sirada enerjilerini isiya dönüstürürler. Bu tabakayi sogutmak için kullanilan bir sivi, bu isiyla buharlasir ve elektrik üretimi için kullanilir. Bir gr döteryumda 3 x 1023 çekirdek bulundugu göz önüne alinirsa, 100 megavat-saat enerji üretecegi ortaya çikar. Döteryum izotopu dogal hidrojen içinde % 0.02 oraninda bulunduguna göre. yaklasik 80 litre normal sudan bu enerjinin üretilebilecegi ve okyanuslarda bulunan döteryum miktarinin 10-100 milyon yillik enerji gereksinimini karsilayacagi saptanabilir. Bu nedenle nükleer füzyona, enerji sorununun kesin çözümü olarak bakilmaktadir. Diger bir üstünlügü de herhangi bir radyoaktif artik birakmamasidir; çünkü son ürün asal helyum gazidir. Bu yönleriyle füzyon, son otuz yildir bilimin önde gelen amaçlarindan biri olmus ve bu ugurda milyarlarca dolar ve maddi degerlerle ölçülemeyecek yogunlukta emek harcanmistir.
 
Bugüne kadar yapilan çalismalar ise genellikle "sicak füzyon" yöntemi çevresinde toplanmistir. Birbirini iten çekirdekleri kaynastirabilmek için akla gelen ilk çare, çekirdekleri çok yüksek hizlarla birbirleri üzerine göndermektir. Bunun için de en dogal yol, gazi isitmaktir. Yapilan incelemeler, yeterli hizi saglamak için, döteryum gazinin 100 milyon derece mertebesinde bir sicakliga isitilmasinin gerekli oldugunu ortaya koymaktadir. Ayrica, çekirdeklerin çarpisip kaynasma olasiligini artirmak için, bu sicaklikta bir gazin belirli bir hacimde ve yogunlukta, belirli bir süre tutulabilmesi gerekmektedir. Bu islemler için reaktöre oldukça büyük bir enerji girdisi saglanmakta ve füzyon reaksiyonlarindan çikan enerji henüz bu girdiyi dahi karsilayamaz halde bulunmaktadir. Tüm bu zorluklara ragmen sicak füzyon son otuz yilda çok büyük bir asama kaydetmis ve beklenmedik bir zorlukla karsilasilmazsa ikibinli yillarin basinda enerji üretimine baslayabilecek bir düzeye gelmistir.

Sicak füzyon üzerinde çalismalar sürerken, pek umut vermeyen diger bir yöntem üzerinde de çok daha mütevazi bir düzeyde bir takim arastirmalar yapilmaktaydi. Öncülügünü 1940 yilinda, taninmis Sovyet bilim adami Andrei Sakkarov'un yaptigi bu arastirmalar, müyon adiyla anilan bir tanecige dayaniyordu. Bu tanecik dogada uzaydan gelen kozmik isinlar içinde bulunmakta ve ancak 2 mikrosaniye yasayabilmektedir. Kütlesi, elektron kültesinin 207 kati, elektrik yükü ise elektronunkinin aynisidir. Dolayisiyla böyle bir tanecik, döteryum atomuyla karsilastigi zaman büyük kütlesi ve negatif yükü sayesinde atomdaki elektronu kolaylikla yörüngeden kovup yerine kendisi geçebilmektedir. Büyük kütlesinden ötürü elektron yörüngesinden 207 kat daha küçük yariçapta bir yörüngeye oturmaktadir. Yörüngelerinde müyon bulunan iki döteryum çekirdegi böylece birbirlerine kolaylikla 207 kat daha fazla yaklasabilmekte ve oda sicakliginda kaynasma olasiliklari 1080 kat daha artmaktadir. Bu nedenle söz konusu yönteme "soguk füzyon" adi verilmektedir. Kozmik isinlar içinde gelen müyon taneciklerinin sayisi çok az, yeryüzünde güçlü hizlandiricilar yoluyla elde edilmeleri de çok pahali oldugundan, bu yöntem yakin zamana kadar fazla ilgi çekici olamamistir.

Amerika Birlesik Devletleri'nin Utah eyaletinde M. Fleischmann ve D. Pons adlarindaki iki bilim adaminin soguk füzyonu son derece basit bir yöntemle, yaklasik 100 saat boyunca gerçeklestirdiklerini ve verdikleri enerjinin 4 katini aldiklarini açiklamalari, doga! olarak büyük yankilar uyandirmistir. Bu yöntem, paladyum ve titanyum gibi metallerin bir asir kadar önce saptanmis ve diger amaçlarla kullanilan bir özelligine dayanmaktadir. Söz konusu metaller çok miktarda hidrojen gazini ve izotoplarini sogurup depo edebilme özellikleriyle taninmaktadir. Bu iki bilim adami bir sekilde çok miktarda döteryum gazini palladyumun kristal örgüsü içindeki çok küçük bosluklara sokarak, anormal yogunlukla döteryum gazi elde etmeyi, böylece döteryum çekirdekleri arasindaki uzakligi azaltip, füzyon olasiligini artirmayi amaçlamislardi. Baska bir deyisle, müyonun yaptigi isi, yüksek yogunlukla basarmayi planlamislardi. Döteryum gazini palladyum içine çok miktarda sokabilmek için elektrokimyasal güçlere, daha açikçasi herkesçe bilinen elektroliz olayina basvurmuslardi. Içinde hidrojen yerine döteryum bulunan ve "agir su" diye anilan su dolu siselere çesitli çaplarda, onar santim uzunlugunda palladyum çubuklari daldirmis, çubuklarin çevresine ince platin telden yapilmis helezon seklinde kafesler geçirmis, palladyum ile platini, bir akünün negatif ve pozitif kutuplarina baglayip beklemeye baslamislardir. Negatif gerilimdeki palladyum çubuklarinin yüzeyinde döteryum iyonlari birikmeye ve difüzyon yoluyla çubugun içlerine girerek, kristal örgüsü içindeki bosluklara yerlesmeye koyulmus, üç ay sonunda palladyum çubuktan füzyon belirtileri olan nötronlarin çiktigi hem dogrudan hem de dolayli yoldan (alfa isinlari vasitasiyla) gözlenmistir. Böylece bu iki bilim adami kendileri dahil herkes tarafindan çok saçma diye nitelendirilebilecek böylesine basit bir yöntemle, füzyon olayini gerçeklestirmis ve ertesi gün yaptiklari basin toplantisiyla dünyaya duyurmuslardir.

Yöntemin basitligi, dünyanin çesitli yerlerinde irili ufakli kuruluslarda. Ilgili ilgisiz kisilerce bu deneyin tekrarlanmasina yol açmis, nötron üretimini saptamak, bir onur meselesi haline getirilmis ve olayin temeline yönelik bilimsel arastirmalar simdilik bir kenara itilerek dünya, belki de zamansiz ve gereksiz sekilde umutlandirilmistir. Fleischmann ve Pons'un deneyindeki en büyük çeliski, çikan nötron sayisiyla, yani füzyon reaksiyonu sayisiyla elde edilen enerjinin hiçbir sekilde bagdasmamasidir. Ölçülen enerjiye karsilik gözlenmesi gereken nötron sayisi, belirtilen sayinin 100 milyon katidir. Öte yandan ölçülen enerji, bilinen her kimyasal reaksiyonun 100 katidir. Bu durum, deneydeki ölçümlerin dogrulugu hakkinda ciddi süpheler uyandirmakladir. Nitekim, bir ay sonra Italya'da Frascatti Laboratuvarlari'nda yapilan daha yalin, kimyasal islemler içermeyen bir deneyde gözlenen nötron sayisi ilk deneydekinden 200 kat fazla olmasina karsilik, ölçülen enerji üretimi ileri sürülenin milyarda biri mertebesinde olmustur. 1960 yillarinda yine çok basit yöntemler olan "patlayan teller" ile bu deneylerde çikan nötron sayisindan 1000 ya da 10000 kat fazla nötron elde edilmesine ragmen, bu sekilde pek bir yere varilamayacagi saptanarak bu arastirmalar terk edilmistir.

Sonuç olarak, soguk füzyon deneylerinde füzyon reaksiyonu olusturuldugunun kesin oldugunu, sayisinin ise henüz saglikli bir sekilde saptanamadigini söyleyebiliriz.  bu reaksiyonlarda tritiyum ve helyum gazlari da olusmakta, kesin reaksiyon sayisini saplayabilmek için, nötronlarin yani sira bu gazlarin miktarinin da ölçülmesi gerekmektedir. Bu ölçümlerden sonra reaksiyonlari gerçeklestiren fiziksel mekanizmanin kesinlikle saptanabilmesi için, bir dizi deneyin daha yapilmasi, sonuçlarin olumlu çikmasi halinde yöntemin gelistirilmesi ve verimin artirilmasi yönünde çalismalara hiz verilmesi gerekir. Son olarak, sicak ya da soguk yöntemlerle füzyon enerjisinin  hizmete sunulmasini bekleyebiliriz.

Prof. Dr. Ordal DEMOKAN

Etiketler:  

Bilimler
Fizik
Soguk Füzyon

Sadece kayıtlı kullanıcılar yorum yazabilirler.
Lütfen hesabınıza giriş yapınız veya kayıt olunuz.

---