II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

Protiyum Döteryum Trityum
Proton
Elektron
Nötron
Şekil 2. Hidrojen izotopları
147
Yıldız ortamlarındaki yüksek sıcaklıklarda kolaylıkla gerçekleşen normal hidrojen
füzyonunun, (1), dünya üzerinde gerçekleştirilmesi, gerekli olan sıcaklığın çok
yüksek olması nedeniyle çok zordur. Ancak döteryum ile trityum, yaklaşık 10 8 o C
sıcaklığa çıkılması halinde
2 3 4
H + H → He + n
(5)
tepkimesi ile D-T füzyonu yapabilirler. 17.6 MeV’lik Q değerine sahip olan bu
tepkimede nötron 14.1 Mev’lik, alfa parçacığı ise 3.6 MeV’lik kinetik enerji alarak
açığa çıkan enerjiyi paylaşmaktadırlar. (5) tepkimesi, gerek askeri gerekse barışçıl
füzyon uygulamalarının dayandığı temel tepkimedir.
Bir füzyon reaktöründe reaktör kalbi döteryum ve trityumdan oluşur. Kalbin etrafında
lityumdan yapılmış bir battaniye bulunur. (5) tepkimesi sonucu kalpte yayınlanan
nötronlar, battaniyede 4.8 MeV’lik Q değeriyle dış-ısıl olan (3) tepkimesi ile
lityum tarafından soğurulabilirler. -2.466 MeV’lik Q değeriyle iç-ısıl olan
7 3 4
Li + n → H + He + n
(6)
tepkimesi de hızlı nötronların soğurulmasına katkıda bulunur. Yerkabuğunda 30
ppm derişim ile bulunan lityumun %92.5’i Li 7 %7.5’i ise Li 6 izotopundan oluştuğundan
gerek (3) gerekse (6) tepkimeleri ile nötron soğurulması yoluyla battaniyede
trityum üretimi kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Kalpten battaniyeye geçen nötronların
yavaşlamaları yaklaşık 1 m kalınlığındaki battaniyede gerçekleşen saçılmalarla
mümkün olmaktadır. Bu saçılmalarda battaniye tarafından soğurulan nötron kinetik
enerjisi battaniyenin ısınmasına yol açmaktadır. Battaniye içinden akan soğutucu
akışkan (su, helyum veya Li-Pb ötektiği), battaniyedeki ısıyı çekerek taşır. Bir
füzyon güç santralında taşınan bu enerji bilinen termodinamik çevrimlerle elektrik
enerjisine dönüştürülür.