Yapay Güneş Nedir?
Son zamanlarda belki de sıklıkla gördüğünüz bir başlık olabilir bu. “Çin’in Yapay Güneş’i, Çin Kendine Güneş Yaptı, Çin Dünya’nın Sonunu Getirecek” şeklindeki garip başlıklarla giriş yapıyoruz bu yazılara. Peki gerçekten nedir bu “Yapay Güneş” ve Çin neyin peşinde.
Öncelikle belirtelim endişe edilecek bir şey yok ve bu yazılanların bir çoğu sadece dikkat çekmeyi amaçlıyor. Peki Yapay Güneş var mı? Hem evet hem hayır. İyisi mi biz Yapay Güneş’in ne olduğundan bahsedelim ama önce bazı ön bilgilere ihtiyaç var.
Füzyon Nedir?
Basitçe anlatmak gerekirse eğer “füzyon” çok ama çok yüksek sıcaklık, çok ama çok büyük bir basınç altında atomların birleşmesi temeline dayanan bir fiziksel eylemdir. Bilindiği üzere atomlar arası bağların oluşması için sıcaklık, basınç veya şartlara göre daha farklı faktörlere ihtiyaç vardır. Bildiğiniz gibi Güneş’imiz aslında bir yıldızdır ve maddesel olarak çok yüksek oranda hidrojen içermektedir. Hidrojen evrendeki en yaygın maddedir. Hatta bu sebeple hidrojen için temel atom ya da temel madde de denir. Neden mi, çünkü bildiğimiz tüm atom türleri yani periyodik cetveldeki 118 farklı atom çeşidi aslında hidrojen atomunun farklı sayı adetlerince oluşturduğu bağlar ile meydana gelmiştir. Örneğin iki hidrojen atomu helyumu meydana getirir, altı hidrojen atomu karbonu meydana getirir ya da doksan iki adet hidrojen atomu uranyumu meydana getirir.
Tabi bilmek gerekir bu atomlar öyle el ele vererek kolayca bağ kurmuyor, proton sayısı fazla atomları meydana getirmek oldukça zordur. Ama basitçe söylemek gerekirse ne kadar fazla hidrojen atomunu kaynaştırırsanız o kadar ağır bir atom elde edersiniz.
İşte bu kaynaşma esnasında da ciddi bir enerji ortaya çıkar, iki atomun birleşmesine ve bu birleşme eylemine füzyon, birleşme esnasında ortaya çıkan enerjiye ise füzyon enerjisi denir. Bugün çok gelişmiş nükleer tesislerimizde bunu mu yapıyoruz? Hayır tam tersine bizler nükleer tesislerimizde atomları birleştirmek yerine fisyon dediğimiz atomları bölme işlemini tercih ediyoruz. Fisyon, proton sayınca büyük olan bir atoma nötron göndererek o atomu daha hafif atomlara çevirme eylemine verdiğimiz isimdir. Daha basit bir deyişle x taneli bir atomdan tanecik ya da az önceki basit söylemimiz ile hidrojen sökeriz ve daha hafif bir atom oluştururuz. Neden bunu yapıyoruz çünkü fisyon eyleminde de gerçekten çok büyük bir enerji ortaya çıkmaktadır. Ortaya çıkan bu enerjiye de fisyon enerjisi denilir?
Füzyon VS Fisyon
Yukarıda füzyon ve fisyonun ne olduğuna en temel seviyede değindik. Bu iki işlem bir birlerinden taban taban zıt olsa da sonuçları bir birine benzer: Her iki işlem sonucunda da ortaya büyük bir enerji çıkar. Bir farkla… Füzyon sürecinin sonunda ortaya çıkan enerji, fisyon sonunda ortaya çıkan enerjiden hem çok daha fazla hem de çok daha güvenli ve temizdir. Bugün nükleer santrallerin çoğunda uranyum fisyonu gerçekleştirilir. Çünkü Uranyum kararsız bir atomdur ve parçalamak diğer atomlara göre çok daha kolaydır. Ancak oldukça dengesiz, kararsız ve son derece radyoaktif bir maddedir. Bu sebeple muazzam seviyelerde güvenlik önlemlerinin alınması gerekir. En ufak bir ihmal bir ülkenin hatta bir kıtanın radyoaktif kirlenmesine sebebiyet verebilir. Peki bu kadar tehlikeli bir yönteme neden başvuruyoruz, çünkü gerçekten dünyaca büyük bir enerji ihtiyacımız var ve bu enerji açığı hidroelektrik ya da termik santrallerle ya da diğer alternatiflerle kapatılamıyor.
Neden Füzyon Enerjisi Kullanmıyoruz?
Yukarıda bahsettiğimiz gibi füzyon enerjisi oldukça temizdir ama üretmek neredeyse imkansızdır ya da imkansızdı. Ta ki günümüze kadar. Füzyon zordur, yukarıda da bahsettiğimiz gibi füzyon ile iki atomu kaynaştırmak için muazzam bir sıcaklık ve muazzam bir basınç (ya da kütle çekimi de denebilir) gereklidir. Çok sıcak derken şunu demek istiyoruz: Güneş’in dış kabuk sıcaklığı yaklaşık 5500 santigrat derecedir ve çekirdeğinin sıcaklığı ise 15,6 milyon santigrat derecedir. İşte böyle bir ortamda füzyon meydana gelir. Güneşi sıcak bir ışık kaynağı yapan işte bu ortamda meydana gelen füzyondur.
Şöyle bir soru sorabilirsiniz, iyi de bu Güneş’in neden füzyon eylemi gerçekleştirdiğini açıklamıyor neden sıcak olduğunu açıklıyor. Cevap şu: Füzyonun gerçek sebebi aslında baskı yani basınçtır. Bu öyle bir basınç ki atomun merkezinde bulunan çekirdek ile merkezinden çok ama çoooook uzakta bulunan elektronu bile birbirine dip dibe getirir. Elektronu ile çekirdeği son derece yaklaşan atom daha enerjik hale gelir, daha enerjik haldeki atom fazla enerjiyi ısı ve ışık yoluyla üstünden atmaya ve daha kararlı bir hale gelmeye çalışır. İşte böylece bu muazzam enerji ortaya çıkar. Peki bu basınç nasıl sağlanılıyor.Tabii ki Güneş’in muazzam kütlesiyle… Güneş öylesine büyüktür ki doğal olarak füzyon için gerekli basıncı sağlayabilir.
Hadi O Zaman Yapay Güneş Yapalım
O kadar kolay değil, çünkü Dünya‘da o kadar büyük basınç yok, çünkü dünyanın kütlesi Güneş kadar büyük değil ve böyle bir basıncı suni olarak bu miktarda oluşturmak da neredeyse olanaksız. O halde çözüm nedir? Cevap: Sıcaklığı arttırmak, eğer sıcaklığı daha da arttırırsanız aynı Güneş’te olduğu gibi atomları kaynaştırabilmek gibi bir imkanınız olabilir. Ne kadarlık bir sıcaklıktan bahsediyoruz peki?
Yapay Güneş Güneş’ten On Kat Daha Sıcak
Evet, 150 milyon santigrat derece, bu sıcaklığa çıkabildiğimiz taktirde füzyon gerçekleşir ve temiz enerji elde edilir. İnanılır gibi değil, değil mi? Ama yapıldı. Nasıl bir malzeme ya da nasıl bir tesis 150 milyon derece sıcaklığı dayanabilir ve orada enerji üretebilir, böyle bir madde ya da malzeme var mıdır? Hayır, böyle bir madde ya da malzeme ya da tesis yok. Ne var, tabii ki insan zekası var.
Tokamak
Tokamak adı verilen plazma hapishaneleri sayesinde üretilen 150 milyon derecelik sıcak plazma manyetik bir alana hapsedilir. Bu sıcak plazma hiçbir şeyle temas etmez, ortaya çıkan bu muazzam sıcaklıktaki plazmanın sahip olduğu ısı kullanılarak tesisteki su buharlaştırılır. Evet komik gelecek belki ama bir kaç yüz yıl öncesinin teknolojisine geri döndük. Sen imkansızı başar, Dünya’da füzyonu gerçekleştir sonra da git çay kazanını kaynat. Büyük bir çay kazanı. Şaka bir yana tabii ki bu proje hayata geçmiş olsa da aslında testler hala devam etmekte. İlk etapta su ısıtılmakta ancak bu ısı enerjisi ileride çok daha farklı şekillerde kullanılacak.
Sonuç Çin, yapay güneş oluşturmadı yeni yapay bir yıldızımız yok, Çin sadece güneşin çekirdek ısısından on kat daha yüksek bir sıcaklığa ulaştı ve füzyon gerçekleştirdi. Ama bunu başaran sadece Çin değil.
İTER (Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör) projesi de yıllardır bu çalışmaları ve deneyleri yapmakta. İTER uluslararası bir çalışma olup Avrupa Birliği, Rusya, Amerika Birleşik Devletleri, Çin, Güney Kore, Hindistan ve Japonya projeye katılan ülkelerdir. Bu proje ile birlikte şu an hazırlanan TOKAMAK tesisleri bulunmaktadır. Hedef yakın bir gelecekte Dünya’da katlanarak artan enerji açığını temiz ve güvenli bir şekilde kaynak sorunu yaşamadan üretmek amacıyla TOKAMAK santralleri kurmak.
Ek Bilgi: Bugün nükleer santrallerde uranyum ya da plütonyum gibi bulunması ve muhafazası çok zor ve çok pahalı madenler kullanılmaktadır. Ancak füzyon reaktörlerinin bu gibi madenlere ihtiyacı yoktur. Tokamak reaktörleri en temel maddeye ihtiyaç duyar: Hidrojen. Yani anlayacağınız deniz sularını bile bu enerjiyi elde etmek için kullanabiliriz. H2O
Bu yazı astrafizik.com sitesine ait özgün bir içeriktir ve bu sebeple mülkiyeti yazara ve temsil ettiği siteye aittir. Astrafizik.com ve yazar Sinan YAVUZ referans gösterilmek koşuluyla kullanımına izin verilmiştir.
