fizyon etiketine sahip kayıtlar gösteriliyor. Tüm kayıtları göster
fizyon etiketine sahip kayıtlar gösteriliyor. Tüm kayıtları göster

14 Ekim 2020 Çarşamba

Nötron üretmeyen D-He3 ve p-11B döngüleri

Polywell Fusor’a oldukça benzer. Bu modelde elektro mıknatıslar yoluyla elektronların yakalandığı bir manyetik alan ile negatif voltaj oluşturulur ve bu pozitif yüklü iyonları çeker. İyonlar negatif yüklü merkeze doğru hızlanırken kinetik enerjileri yükselir ve merkezde çarpıştıklarında füzyon reaksiyonları oluşabilir. Fikir babası olan Robert Bussard, füzyon araştırmalarının yanı sıra nükleer termal roketler ve kendi ismi verilen bussard ramjetleri üzerine araştırmalar yapmıştır. Bussard’ın kurduğuEnergy/matter Conversion Corporation (EMC2) şirketince yürütülen ve ABD silahlı kuvvetleri tarafından fonlanan araştırmalar, 2006’ya kadar gizli kaldıktan sonra günümüzde bilinir biçimde hala devam etmektedir. Birçok üniversite laboratuvarı da Polywell reaktörleri üzerinde çalışmaktadır. 
Tıpkı günümüz nükleer santralleri gibi, füzyon enerjisi de artan enerji ihtiyacının çevreye verdiği zararı, asit yağmurlarını ve sera etkisini azaltacaktır. Er ya da geç, füzyon tek başına bütün enerji ihtiyacını karşılayıp fosil yakıt kullanımını bitirecekse de, o zamana kadar uzun ve zorlu bir geçiş dönemine şahit olacak çocuklarımız ve torunlarımız. Sağlayacağı ucuz ve bol enerji şehirleri aydınlatmakla kalmayıp yüksek enerji gerektiren bilimsel araştırmaları da destekleyecek, uzayda ise yeterli optimizasyondan sonra enerji kaynağı ve itici olarak kullanılabilecektir. Teknoloji geliştikçe sırayla D-T ve D-D yakıt döngülerinin yerini nötron üretmeyen D-He3 ve p-11B döngülerine bırakıp daha gelişmiş teknolojiler üretilene kadar enerji üretimini tavan yaptıracaktır. Füzyonun Dünya’da bugünkü ve gelecekteki yerini incelediğimize göre şimdi de en yakın rokete atlayıp yörüngeye çıkalım. Yazı dizimizin bir sonraki bölümünde yörüngede bizi bekleyen füzyon roketli ve füzyon reaktörlü gemimizi inceleyeceğiz.

Elektrostatik Sıkıştırma

Elektrostatik Sıkıştırma (Inertial Electrostatic Confinement – IEC)
Fusor: Garajınızda yapabileceğiniz bir füzyon cihazıdır fusor. Elektrostatik atalet hapislemesi yöntemi ile iyonları elektrik alanları ile ısıtarak füzyon reaksiyonları oluşturur. Elektrik üretmek yerine nötron jeneratörü amacıyla kullanılırlar. Düşük bütçelerle dahi yapılabilecek bu modellere merak duyanlar, hobileri arasında elektronik ve fizik olanlar, daha çok bilgiyi ve yapım şemalarını şu sitelerden edinebilirler:

http://www.fusor.net/

http://www.tidbit77.blogspot.com.tr/

http://makezine.com/projects/make-36-boards/nuclear-fusor/

Gerçekten de evde böyle bir cihaz yapmayı planlıyorsanız işe önce şu güvenlik talimatlarını okuyarak başlayın.

http://www.repairfaq.org/sam/safety.htm

Bu konularda yeteri kadar bilgi birikimi ve tecrübeniz olmadan başlamamanız tavsiye edilir. Elektronik bir cihazdır, yüksek voltaj ve akım öldürücü olabilir. Vakum çemberinin camı patlayabilir, güvenlik gözlüğü gerekir. X-ışınları ve nötron radyasyonu yayacağını da aklınızda bulundurun. Hesaplarınızı yapın, örneğin aygıtınız saniyede bir kaç yüz bin nötron üretebilecekse reaktörü parafin mumu ile yalıtabilirsiniz, X-ışınları ise 40.000 voltta çeliği aşabilecek kadar güçlenir, bunun için de kurşun kaplama gerekecektir. Tabi siz iyisi mi o voltajlarda hiç çalıştırmayın. Not: Patlayıcı değildir ve elektrik üretmez. Dâhi diye gazeteye çıkabilirsiniz:)


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, Tokamak Reaktörü

Tokamak, kontrollü termonükleer füzyon araştırmalarında en çok tercih edilen ve araştırılan modeldir. Bu reaktörlerde manyetik alanlar, reaktör etrafına eşit aralıklarla yerleştirilmiş toroidal bobinler tarafından üretilir ve bunları dik açıyla kesen poloidal bobinler tarafından helikal bir hareket yönü verilir. Bu tasarım 1950’lerde Sovyet bilim insanları Igor Tamm veAndrei Sakharov’un ürünüdür. Alcator_C-Mod_interior Bir tokamak reaktörü. Tokamak reaktörlerindeki en büyük problem, plazmayı ısıtıp füzyon reaksiyonlarını kendi kendini besleyecek enerjiyi üretecek verimliliğe getirmektir. Bu yaklaşık 100 milyon santigrat derecede mümkündür. Şu anki metotlar ile Ohmic ısıtma (elektrik akımları ile ısıtma tekniği)20-30 milyon santigrat derece sıcaklık sağlar. Daha yüksek sıcaklıklar için, plazma halindeki yakıt yüksek enerjili nötr atomlar ile bombalanır, manyetik sıkıştırma arttırılır ve radyo dalgaları kullanılır.


 

FÜZYON REAKSİYONLARI, He3 Döteryum (2H) – Helyum-3 (3He) Çevrimi

FÜZYON REAKSİYONLARI, D-He3 (Döteryum (2H) – Helyum-3 (3He)) Çevrimi
Reaksiyonda döteryum ve Dünya’da nadir bulunan helyum-3 izotopu birleşmektedir. Helyum-3’ün ne kadar nadir olduğunu anlatmak için, bu izotopu Ay yüzeyinden ve hatta Jüpiter’den toplanmasına dair fikirler olduğunu örneklememiz yeterli olur sanırız. 
Helyum-3 ayrıca Trityumun beta bozunması geçirmesi sonucu da oluşur. Daha önce de döteryum için yazdığımız gibi, uzayda hali hazırda asteroidlerde, kuyuklu yıldızlarda, gaz devlerinin halkalarında ve uydularında bolca bulunan buzdan döteryum elde edip, bu döteryumu nötron bombardımanına tutarak Trityum üretimi yapılabilir. Bu reaksiyonun bir diğer ve esas zorluğu ise reksiyonun en verimli noktaya ulaşması için 58 keV enerji girdisi gerekmektedir.

2H + 3He = 4He (3.6 MeV) + 1H [p+] (14.7 MeV)

Bu dönüşüm, D-T reaktörlerinde ikincil reaksiyon olarak gerçekleşebilir. Ancak sadece D-He3 reaksiyonu gerçekleştirecek bir reaktör, çoğunlukla Dünya dışından getirilecek stoklara dayanacağı için, en azından gezegenimizdeki kullanımı pek ekonomik olmayacaktır. Ancak Ay’da yeterli stok bulabilirsek, Ay üzerinde enerji üretimi ve teknolojimiz geliştikçe ve gaz devleri civarında enerji üretimi için vazgeçilmez olabilir. Tabi reaksiyonu başlatacak enerji ihtiyacı sorununun üstesinden gelebilirsek.  

D-He3 ayrıca yazımızın bir sonraki bölümünde bahsedeceğimiz füzyon roketleri için biçilmiş kaftan diye niteleyebileceğimiz bir reaksiyondur. Enerji ihtiyacının p-11B’ye göre düşük olması ve anötronik olması çok büyük avantajlardır.



FÜZYON NEDİR.

Füzyon reaksiyonları, hafif elementlerin Coulomb gücü denen birbirlerini itme eğilimini, “güçlü nükleer kuvvet” ile aşarak bir araya gelmelerine ve başka bir atom çekirdeği oluşturup; bazen nötron ve çok yüksek miktarda enerji açığa çıkarmasına denir. 
Doğanın 4 ana gücünden biri olan bu güçlü nükleer kuvvetin, atom çekirdeklerini birbirinden uzak tutan elektriksel itmeye üstün gelmesi için, çekirdeklerin ısı ve/veya basınç etkisi ile birbirlerine oldukça yaklaşması gerekmektedir. 


 Füzyon Reaktör / FusionReaction 
Füzyon santrallerinde gerçekleşen temel füzyon reaksiyonu. Burada Hidrojenin izotopları olan döteryum ve trityum birleşerek helyum atomu oluşturur. Bu sırada bir nötron ve büyük miktarda enerji yayınlanır. Günümüzde kullanılan fisyon bazlı nükleer enerji bile fosilden milyonlarca kat daha fazla enerji üretirken, ilk nesil ticari füzyon reaktörleri bunun 3 – 4 katını üreteceklerdir. 

Örneğin 1GW’lık bir kömür santrali yılda 1.5 ile 2.5 milyon ton kömür yakarken, eşdeğer ilk nesil bir füzyon santrali sadece birkaç yüz kilogram yakıt harcayacaktır. Kömür son derece zehirli gazları atmosfere salarken füzyon reaksiyonlarının zararlı bir artık maddesi olmayacaktır. Sonuçta yıldızların kalbindeki bu enerji, gezegenimizdeki bütün enerji ihtiyacını çözüme kavuşturabilir.

Muz Kabukları Ayakkabıları parlaktır ve bakım yapar. – Toplum ve Bitkisel Tedavi

Muz Kabukları Ayakkabıları parlaktır ve bakım yapar. – Toplum ve Bitkisel Tedavi : Dolayısıyla muz kabukları ayakkabılarınız için harika bir...