II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

Özet
EYLEMSİZLİKLE TUTUKLAMA FÜZYONU
Bilge ÖZGENER
İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü,
Nükleer Araştırmalar Anabilim Dalı
145
Dünya enerji sorununun uzun vadede çözümünde en büyük umutların başında
füzyon enerjisi gelmektedir. Yıldızların enerji kaynağı olan füzyon enerjisinin elektrik
enerjisi üretimi için kullanılması insanlığın enerji sorununu temelden çözebilecek
niteliktedir. Füzyonun başlıca yakıtı hidrojen olup dünya üzerinde özellikle su
olarak bol miktarda bulunmaktadır. Füzyonun aksine ağır radyoaktif çekirdekler
üretmeyen ve trityum dışında önemli bir atık sorunu da bulunmayan füzyon enerjisi
ideale yakın bir enerji çözümü gibi gözükmektedir. Ancak füzyonun çok yüksek
sıcaklıklarda gerçekleşmesi füzyon teknolojisinin gelişmesi önünde önemli bir
engel oluşturmuştur. Füzyon tepkimesi yoluyla enerji üretimi için kullanılabilecek
iki yoldan biri eylemsizlikle tutuklama yöntemidir. Lazer ışınlarının dolaysız ya da
dolaylı olarak füzyon hedefine yöneltilmesi ilkesine dayanan bu seçenek yakın
gelecek için umut vadetmektedir.
1. Giriş
Dünya yüzündeki füzyon araştırmalarına pek çok ülke katkıda bulunmaktadır.
ABD, Avrupa Birliği, Rusya ve Japonya bu konuda öncü ülkeler olarak sayılabilirler.
Ayrıca Çin, Kanada, Güney Kore ve Brezilya’da da ciddi füzyon programları
işlerliktedir. Füzyon araştırmaları ilk önce ABD ve o zamanki SSCB’de askeri amaçlı
olarak başlamıştı. 1958’de Cenevre’de yapılan Barış için Atom Konferansına değin
bu araştırmalar gizlilik içinde yürütüldü. 1951’de SSCB’de tokmak tasarımının
geliştirilmesi barışçıl amaçlı füzyon araştırmalarında bir başlangıç noktası oluşturdu.
Füzyon uygulamalarının yüksek maliyeti ve karmaşıklığı dünya ülkelerinin bu
konuda uluslararası işbirliğine gerek duymalarına neden oldu. Bugün de barışçıl
füzyon araştırmalarının önemli bir bölümü uluslararası katılımlı ortak projeler biçiminde
yürütülmektedir.
2. Füzyon Teknolojisi
Normal hidrojen çekirdeklerinin kaynaşarak helyum çekirdeğini (alfa parçacığı)
oluşturmalarına dayanan hidrojen füzyonu güneşin ve genelde tüm yıldızların başlıca
enerji kaynağıdır. Çok yüksek sıcaklıklara ısıtıldığı zaman hidrojen gazı protonlardan
ve elektronlardan oluşan plazmaya (maddenin dördüncü hali) dönüşür. Normal
koşullarda elektrostatik itme kuvveti protonların birbirine yaklaşmasını