70 Yıllık Füzyon Sırrı Çözüldü: Temiz Enerjiye Bir Adım Daha Yaklaştık
Araştırmacılar, daha yavaş ve daha az güvenilir geleneksel yöntemler yerine simetri teorisini kullanarak, sızdırmaz manyetik sistemlerin 10 kat daha hızlı tasarlanmasını sağlayan bir kestirme yol yarattılar.
Füzyon Enerjisi Atılımı Gerçeğe Yaklaşıyor
Bol, uygun fiyatlı ve temiz füzyon enerjisi hayali büyük bir destek aldı. Austin’deki Texas Üniversitesi, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve Type One Energy Group’tan bilim insanlarından oluşan bir ekip, pratik füzyon gücüne giden yolu hızlandırabilecek büyük bir atılım gerçekleştirdi.
Füzyon enerjisinin önündeki en büyük engellerden biri, yüksek enerjili parçacıkların füzyon reaktörleri içinde nasıl hapsedileceğini bulmak olmuştur. Alfa parçacıkları olarak adlandırılan bu parçacıklar dışarı sızma eğilimi göstererek plazmanın füzyon reaksiyonunu devam ettirecek kadar sıcak ve yoğun kalmasını imkânsız hale getirmektedir. Mühendisler plazmayı kontrol altına almak için güçlü manyetik alanlar kullanıyor, ancak bu alanlardaki boşlukları bulmak ve düzeltmek muazzam bir hesaplama gücü ve zaman gerektiriyor.
Stellaratörler için 10 Kat Daha Hızlı Bir Çözüm
Şimdi, Physical Review Letters’da yayınlandığı üzere, ekip bir kestirme yol keşfetti. Yeni yöntemleri, mühendislerin özellikle stellaratör adı verilen bir tür reaktör için manyetik hapsetme sistemlerini standart yaklaşımdan 10 kat daha hızlı ve doğruluk kaybı olmadan tasarlamalarına yardımcı oluyor. Bu, füzyon araştırmaları için büyük bir sıçrama anlamına geliyor.
UT’de fizik profesörü olan ve makalenin ilk yazarı Josh Burby, “En heyecan verici olan şey, neredeyse 70 yıldır açık bir problem olan bir şeyi çözüyor olmamız” dedi. “Bu reaktörleri nasıl tasarladığımız konusunda bir paradigma değişikliği.”
Bir füzyon reaktöründeki yüzlerce parçacığın öngörülen hareketleri. Yeni yöntemle tahmin edilen hareketler (turuncu, kırmızı) Newton yasalarıyla (mavi, yeşil) tahmin edilenlere çok yakın, ancak 10 kat daha hızlı hesaplanabiliyor. Kredi: Austin’deki Teksas Üniversitesi.
Manyetik Şişe Tasarımının Karmaşıklığı
Bir stellaratör, bir plazmayı ve yüksek enerjili parçacıkları hapsetmek için manyetik alanlar üreten elektrik akımları taşıyan harici bobinler kullanır. Bu hapsetme sistemi genellikle “manyetik şişe” olarak tanımlanır.
Newton’un hareket yasalarını kullanarak manyetik şişedeki deliklerin nerede olduğunu belirlemenin bir yolu vardır, bu çok kesindir ancak muazzam miktarda hesaplama zamanı alır. Daha da kötüsü, bir yıldızlaştırıcı tasarlamak için bilim insanlarının yüzlerce veya binlerce farklı tasarımı simüle etmeleri, manyetik bobinlerin düzenini değiştirmeleri ve delikleri ortadan kaldırmak için yinelemeleri gerekebilir – bu da bunun üzerine çok fazla miktarda hesaplama gerektirecek bir süreçtir.
Simetri Teorisi: Ezber Bozan Bir Yaklaşım
Bu nedenle, zamandan ve paradan tasarruf etmek için, bilim insanları ve mühendisler rutin olarak deliklerin nerede olduğunu tahmin etmek için pertürbasyon teorisi adı verilen bir yaklaşım kullanarak daha basit bir yöntem kullanırlar. Ancak bu yöntem çok daha az doğrudur ve bu da yıldızlayıcıların gelişimini yavaşlatmıştır. Yeni yöntem, sistemi anlamanın farklı bir yolu olan simetri teorisine dayanıyor.
Burby, “Şu anda bizim sonuçlarımız olmadan alfa parçacığı hapsetme sorusuna teorik bir cevap bulmanın pratik bir yolu yok” dedi. “Newton yasalarının doğrudan uygulanması çok pahalı. Pertürbasyon yöntemleri büyük hatalar yapıyor. Bizimki bu tuzakları aşan ilk teori.”
Stellaratörlerin Ötesinde: Tokamak Tasarımlarına da Yardımcı Olmak
Bu yeni yöntem, tokamak adı verilen bir başka popüler manyetik füzyon reaktörü tasarımındaki benzer ancak farklı bir soruna da yardımcı olabilir. Bu tasarımda, kaçak elektronlarla ilgili bir sorun vardır – çevreleyen duvarlarda delik açabilen yüksek enerjili elektronlar. Bu yeni yöntem, manyetik alanda bu elektronların sızabileceği deliklerin belirlenmesine yardımcı olabilir.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Bilim İnsanları Büyük Bir Füzyon Bulmacasını Çözerek Sınırsız Enerjiye Yaklaşıyor