Çin merkezli enerji şirketi ENN Group, kendi geliştirdiği EXL-50U tokamak cihazında hidrojen-bor füzyon reaksiyonlarını saniyede 100 milyonun üzerinde bir hızla gerçekleştirdiğini açıkladı. Deney, ticari bir füzyon şirketinin kendi cihazında hidrojen-bor füzyonunu gerçekleştirdiği ilk çalışma olarak duyuruldu. Hidrojen-bor füzyonu neden önemli?
Günümüzdeki füzyon çalışmalarının büyük bölümü, Fransa’daki ITER projesinde olduğu gibi döteryum-trityum (D-T) yakıt çevrimine odaklanıyor. Bu yöntemde döteryum ve trityum çekirdekleri birleşerek helyum-4, yüksek enerjili bir nötron ve 17,6 megaelektronvolt (MeV) enerji açığa çıkarıyor.
D-T yakıt çevriminin önemli sorunlarından biri trityumun radyoaktif, doğada kıt ve pahalı olması. Ayrıca reaksiyon sırasında ortaya çıkan yüksek enerjili nötronlar reaktör malzemelerine zarar verebildiği gibi çevredeki bileşenlerin radyoaktif hale gelmesine de yol açabiliyor.
Hidrojen-bor füzyonunda ise bir hidrojen protonu ile bor-11 çekirdeği birleşiyor. Reaksiyon sonucunda enerji açığa çıkarken temel ürünlerden biri alfa parçacıkları, yani helyum çekirdekleri oluyor. Bu yakıt çevrimi yüksek enerjili nötronlar yerine elektrik yükü taşıyan parçacıklar üretmesi nedeniyle farklı bir yaklaşım sunuyor. Hidrojen ve borun görece bol bulunması da yönteme yönelik ilgiyi artırıyor.
Daha yüksek sıcaklık yerine parçacıkların enerjisi artırıldı
Ancak hidrojen-bor füzyonunun önemli bir dezavantajı bulunuyor. Bu süreçte D-T füzyonuna kıyasla çok daha yüksek sıcaklık ve daha sıkı plazma hapsi koşulları gerekiyor. ENN ekibi bu nedenle plazmanın tamamını aşırı sıcaklıklara çıkarmak yerine parçacıkların enerjisini hedeflenen aralıkta artırmaya odaklandı. Deneyde yüksek enerjili nötr demet enjeksiyonu ile radyo frekans dalgaları birlikte kullanıldı. Bu yöntem, plazmadaki parçacıkları hidrojen-bor füzyonunun gerçekleşme olasılığının yükseldiği enerji bölgesine taşıdı. Araştırmacıların “ilk rezonans tepesi” olarak tanımladığı bu bölgede çok sayıda yüksek enerjili proton oluşturuldu.
Bu hızlı protonlar plazmadaki bor çekirdekleriyle çarpışarak füzyon reaksiyonlarının gerçekleşmesine katkı sağladı. Böylece reaksiyon hızı saniyede 100 milyonun üzerine çıkarıldı.
ENN, deney sonuçlarının uluslararası araştırma kuruluşları ve üniversitelerden 10’dan fazla uzman tarafından incelendiğini açıkladı. Deneylerin tekrarlanması sırasında oluşan alfa parçacıklarının da düzenli şekilde ölçülmesi, hidrojen-bor füzyon reaksiyonlarının gerçekleştiğine ilişkin kanıt sağladı.
Projeyi yöneten ENN mühendisi Yang Yuanming, hidrojen-bor füzyonunun ABD merkezli TAE Technologies ve Almanya merkezli Marvel Fusion gibi özel füzyon şirketlerinin de ilgisini çektiğini belirtti. Yang, hidrojen ve borun erişilebilir yakıtlar olmasının yöntemin gelecekteki enerji sistemleri açısından dikkat çekici bir seçenek oluşturduğunu ifade etti.
Elektrik doğrudan üretiliyor
Yöntemin bir başka potansiyel avantajı ise reaksiyondan çıkan enerjinin elektrik üretiminde doğrudan kullanılabilmesi. Yüklü alfa parçacıkları elektrik enerjisine dönüştürülebilirse geleneksel santrallerdeki gibi önce ısı üretip suyu buhara dönüştürmeye ve ardından türbin çevirmeye gerek kalmayabilir.
Bununla birlikte saniyede 100 milyon reaksiyona ulaşılması, hidrojen-bor füzyonunun ticari enerji üretimine hazır olduğu anlamına gelmiyor. Yakıt çevriminin gerektirdiği aşırı plazma koşullarını sürdürülebilir şekilde oluşturmak ve kontrol etmek halen önemli bir teknik sorun.
ENN ekibi bu nedenle deneylerde plazmayı daha yüksek sıcaklık ve enerji seviyelerine taşımaya çalışıyor. Yang Yuanming, ekibin mümkün olan en kısa sürede plazmayı 100 milyon santigrat dereceye çıkarmayı hedeflediğini söyledi.
Şirket bir yandan da yeni nesil füzyon cihazlarının geliştirilmesini sürdürüyor. South China Morning Post’un aktardığına göre ENN, eylül ayının başlarında üçüncü nesil füzyon cihazı Helong-2 için temel atma töreni gerçekleştirdi.
