II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

149
Füzyon sisteminin (5) ile verilen D-T tepkimesine göre çalıştığını, D ve T çekirdeksel
yoğunluklarının her ikisinin de n/2 değerine sahip olduğunu varsayalım. v ile D
ile T çekirdekleri arasındaki görece hızı, σ ile v görece hızında D-T füzyonu
mikroskopik tesir kesitini simgelendirelim. Plazmada bulunan parçacıklar Maxwell-
Boltzman hız dağılımına sahip olacaklar ve ortalama kinetik enerjileri E = 3 kT /2
değerini alacaktır. Burada k Boltzman sabitini, T ise mutlak sıcaklığı göstermektedir.
Maxwell-Boltzman hız dağlımı altında vσ’nın ortalama değeri vσ ise yine
sıcaklığa bağımlı bir nicelik olacaktır.
Normalize füzyon hızı (m 3 /s)
sıcaklık (keV)
Şekil 4. D-T Füzyonu hızının sıcaklığa göre değişimi
Gerek D gerekse T çekirdeksel yoğunluğu n/2 olduğuna göre, füzyon hız yoğunluğu
W (füzyon/(m 3 s)),
2
n
W = vσ
(9)
4
şeklinde ifade edilebilir. Buna göre vσ birim T ve D çekirdek yoğunluğunda
füzyon hız yoğunluğunu vermekte olup normalize füzyon hız yoğunluğu olarak
adlandırılabilir. Şekil 4’te sıcaklık enerji biriminde verilmiştir. Enerji biriminde
sıcaklık Kelvin cinsinden mutlak sıcaklığın Boltzman sabiti ile çarpımı ile ifade
edilmektedir. Buna göre 1 keV=1.16x10 7 K olmaktadır. Şekil 4’ten görülebileceği
gibi normalize füzyon hız yoğunluğu oda sıcaklığındaki yaklaşık sıfır değerinden
sıcaklık arttıkça yükselerek 10-100 keV aralığında en yüksek değerlerini almaktadır.
Bu da 10 8 -10 9 K sıcaklık anlamı taşımaktadır.
Füzyon sisteminin τ zaman aralığında çalıştığını varsayıp D-T füzyonunda salınan
alfa parçacığı kinetik enerjisini Eα (3.6 MeV) ile simgelendirirsek, sistemin üretilen
enerji yoğunluğu,