D-D ve D-T reaksiyonlarında üretilen nötronlar

D-D ve D-T reaksiyonlarında üretilen nötronların sağladığı ısıtma esas enerji üretim yöntemidir. Bu nötronların sağladığı ısı, reaktörlerin iç duvarlarındaki seramik kaplamalar ile yalıtılır. Elektro mıknatısları korumak için ayrı sıvı-helyum veya sıvı-nitrojen katmanları mevcuttur. Şu anda farklı ülkelerde işler halde 30 kadar deneysel tokamak reaktöründe araştırmalar sürmektedir. 

En büyük ve en ünlü olan proje Joint European Torus (JET), İngiltere’de 1984’ten beri aktif araştırmaların en büyük parçalarından biridir. Bu reaktörün enerji üretim rekoru, 1997’de 24 MW enerji girdisi ile, 16 MW füzyon enerjisi elde etmesidir. 2014’te Avrupa Komisyonu’nun imzaladığı 5 yıllık uzatma kontratı ve sağladığı 283 milyon Euro’luk ödenek ile bilim insanları ve mühendisler yeni bir rekor kırmaya hazırlanmaktadırlar. JET projesinden edinilen bilgi birikimi ve deneyim ile 2019’da tamamlanacak olan“International Thermonuclear Experimental Reactor” ITER, Avrupa Birliği, Hindistan, Japonya, Rusya, Çin, Amerika ve Güney Kore’nin katılımıyla bir mega projeye dönüşmüştür. 50MW enerji girdisiyle 500MW füzyon enerjisi üretilmesi planlanmaktadır. 

ITER kompleksinin yapımına 2013’te Fransa’da başlanmış ve inşa ücreti şimdiden planlanan ücretin üç katına çıkarak 16 milyar dolar ile tavan yapmıştır (Bu ücret Türk silahlı kuvvetlerinin yıllık askeri harcamasına oldukça yakındır). 2019’da tamamlandıktan sonra ilk plazma deneyleri 2020’de başlayacak ve 2027’de D-T füzyon deneyleri ile devam edilecektir. Böylece ITER, “füzyon 10 yıl uzakta” muhabbetlerini sonlandıracaktır... ITER’i takip ederek 2033’te tamamlanacak olan DEMO santrali de tokamak modelini kullanacaktır.

 

2-4 GW arası enerji üretimi ile günümüz nükleer santralleri ile eşdeğer olacaktır. Bu projeler yanında Güney Kore, K-STAR projesi ile 2008’de ilk plazma üretimini gerçekleştirdi ve şu anda ITER için bir test yatağı olarak kullanılıyor. K-STAR’ı takiben 2037’de hayata geçmesi planlanan K-DEMO isimli proje de, 2033’te tamamlanacak DEMO ile bağlantılı halde geliştirilecek.

FÜZYON REAKSİYONLARI D-D Döteryum (2H) – Döteryum (2H) Çevrimi

FÜZYON REAKSİYONLARI D-D [Döteryum (2H) – Döteryum (2H)] Çevrimi
Sadece döteryum kullanan bu reaksiyon, edinimi zor olan başka bir yakıt gerektirmemesi ile öne çıkan bir diğer araştırma konusudur. D-D reaksiyonu, sürdürülebilir “ateşleme” için gereken reaksiyon oranının tepe noktasına 15 keV değerinde enerji ile ulaşır. Bu D-T’den daha yüksek ve dolayısıyla daha zorludur. Bu reaksiyon eşit oranlarda iki farklı ürün verir;

50%: 2H + 2H = 3H [Trityum] (1.01 MeV) + 1H [p+] (3.02 MeV)

50%: 2H + 2H = 3He (0.82 MeV) + n (2.45 MeV)

Hydrogen_Deuterium_Tritium

Hidrojen ile, onun izotopları olan (fazladan bir ve iki nötrona sahip) döteryum ve trityum.

Reaksiyon sonucu üretilen Trityum ve Helyum-3, geri dönüştürülerek yüklü parçacık miktarı arttırılıp nötron miktarı azaltılacaktır. Şöyle ki; reaksiyon sonucu oluşan Trityum toplanabilirse, aksi taktirde oluşacak nötron salınımı oldukça düşük olur ve reaktör D-He3 reksiyonu devam ettirebilir. Bunun yanında Trityum D-T reaksiyonlarında kullanılır veya bozunup Helyum-3’e dönüşünce D-He3 reaksiyonlarında da kullanılabilir.

Anötronik Reaksiyonlar

Aşağıdaki reaksiyon çeşitleri nötron salınımı içermez ve çok daha verimlilerdir ancak zorlukları da bununla doğru orantılı artmaktadır. En büyük avantajları nötron kalkanlaması gerektirmemeleri ve direkt enerji dönüşümünü mümkün kılmalarıdır.