Füzyon Nedir? Füzyon nasıl oluşur?

Füzyon kavramı ilk bakışta karmaşık gibi görünse de aslında basit bir şekilde nükleer kaynaşma olarak düşünülebilir. Temel düzeyde bağ enerjisinden yararlanır. Bunu da hafif olan iki çekirdeğin birleşimi üzerinden sağlar. Bu sürecin belli bir denetimle yapılması pek de kolay değildir. Çekirdekler bilindiği üzere birbirlerine yakınlaştıkları zaman güçlü bir biçimde birbirlerini itmeye başlarlar. Bunu gerçekleştirmek adına iki çekirdeğin yaklaşmasını yok edecek büyük bir kuvvete ihtiyaç vardır. Bu kuvveti milyonlarca sıcaklığa tekabül eden bir kuvvet olarak kafamızda canlandırabiliriz. Bu düzeyde bir sıcaklığa dayanacak tek bir katı madde söz konusu değildir. Bu nedenle de bahsettiğimiz gibi bir düzenek de doğal olarak hiç kurgulanmamıştır. Füzyon nedir noktasına yavaş yavaş gelelim.

füzyon nedir

Tepkime, güneşte gerçekleşiyor

Füzyona dair tarihteki ilk araştırmalar 1889 senesini gösterir. O dönem bazı kimyagerler elektrotların suyun içinde füzyonu meydana getirdiğini iddia etti. Ne yazık ki sonuç düşünüldüğü gibi olmadı ve füzyonun değerinde belli bir düşüş gerçekleşti. Füzyonla ilgili tepkimeler güneşin içinde daimi olarak gerçekleşmeye devam eder. Güneş üzerinden yayılan ışık ya da ısı, hidrojen çekirdeklerinin birleşmesine neden olur. Bu da doğal olarak helyumun doğmasını sağlar. Bu süreçte kütle kaybı karşılığı, enerjinin açığa çıkmasıyla mümkün hale gelir. Sadece bir saniye içinde güneş, 564 milyon ton hidrojeni helyuma dönüştürüyor. Bu hesaplama için E=mc formülünden yararlanılmıştır. Arda kalan milyonlarca ton gaz maddesi doğrudan enerjiye evirilir. Söz konusu bu durum çok uzun yıllardan bu yana aralıksız şekilde devam ediyor.

Güneşin her bir tepkimesi 4 milyon tonluk bir kaybına neden oluyor. Bir zaman sonra doğal olarak bilim insanları her gün saçılan bu enerjiden sonra güneşin bir gün enerjisinin azalacağı düşüncesine kapılmaya başladı. Füzyon enerjisi bu anlamda önemli bir tartışma konusu olmuştur. Buna rağmen ortaya konulan son araştırmalar, güneşin potansiyel enerjisi içinde bu enerji kaybının kayda değer olmadığı gerçeğini ortaya koymuştur. Yani bir başka deyişle güneş, daha milyonlarca yıl dünyamızı ısıtmaya devam edecek gibi görünüyor.

Füzyondaki vurucu şey, atom çekirdeklerinin birleşmesi ve yüksek düzeyde enerji elde etmeleridir. Tüm atom çekirdekleri füzyon yapamaz çünkü bunun için müthiş düzeyde ısıya ihtiyaç duyulur. Bu olumsuzluklara karşın füzyon, dünyanın en sağlam enerji kaynağı olarak kabul görür. Bu arada füzyon yemek kültürü için de kullanılan popüler bir tabirdir. Bu kavram, farklı kültürlere ait yeme-içme alışkanlıklarının tek bir tabağa yansıtılması anlamına gelir. Bunu bilimsel alanda kullanılan haliyle karıştırmamak gerekiyor. Füzyon mutfak kavramı son dönemde çok popüler bir söylem olduğu için bu uyarıyı hatırlatmakta fayda var.

Füzyon ne demek?

Füzyon süreçlerini kontrol edilebilir düzeyde tutmak zor. Bu durum araştırmacıların ilerlemesini belli ölçüde yavaşlatıyor. Son 70 yıldır araştırmacılar bu alanda çalışıyor ve bu süreçte farklı farklı füzyon tasarımları elde edildi. Kimilerinde füzyon reaksiyonları elde etmek mümkün olabildi; ancak gerçek sorun, mevcut enerjinin çok daha üzerinde bir enerjiyi oluşturmak. Üstelik bunu uzun bir zaman yayabilmek. Şu ana dek bu gerçek anlamda hiç başarılamadı. Füzyon nedir tıp, fizik, kimya gibi bilimlerin ilgilendiği bir sorudur. Füzyon çekirdek tepkimesi olarak tanımlanır. Temel amaç birleşme neticesinde yüksek bir enerji elde etmektir. Çeşitli savaşlarda hidrojen bombası yapımında bu yöntemlerden yararlanılmıştır. Füzyondan enerji elde edebilmek son derece zor ve zahmetli bir iştir. Füzyon fisyon kavramı ile sıklıkla karıştırılır. Oysa basit bir şekilde aktarmak gerekirse, füzyon hafif düzeyde iki atomun birleşmesi ile oluşturulur. Fisyon ise tek bir atomun kendi içinde ikiye bölünmesi durumudur. Bu bakımdan birbirinden tamamen farklı süreçlerdir.

Füzyon nasıl oluşur?

Füzyonun oluşabilmesi için hidrojenin izotopları olan döteryum ve trityum yakından tanınmalıdır. Bu izotopların varlığı füzyonun oluşumu için, yüksek enerji ile beraber çok önemlidir. Birleşmenin gerçekleşmesi için 4.4.keV sıcaklık şarttır. Şu anda dünyamızda füzyon tepkimesi yapmak mümkün değil. En azından şu ana dek bu gerçek anlamda başarılamadı. Yapılan deneylerde sadece bu tepkime çok kısa süreler içinde gerçekleşiyor. Daha uzun süreler en azından şimdilik bir hayalin ötesinde. Yüksek sıcaklıklardan füzyon elde etmenin çok zor olduğunu kavrayan araştırmacılar, soğuk füzyon üzerine odaklanmış durumda. Bu arada tıp dünyasında son yıllarda füzyon biyopsi adında özel bir teknik kullanılır.

Füzyon için gerekli koşullar

Füzyonun ortaya çıkması adına mutlak suretle gerekli olan bazı kriterler söz konusudur. Sıcaklık ve Lawson kriteri bunların başında gelir.  Füzyon süreçlerinde sıcaklığın zorunlu olmasının nedeni atom çekirdeklerindeki pozitif yüktür. Çekirdeklerin birbirime yaklaşmasıyla beraber müthiş bir şiddetle birbirlerini itmeye başlarlar. Sıcaklığın yaratacağı enerji, bunu engellemek için kullanılır. Bu da yukarıda ifade ettiğimiz gibi dünyada oluşturulabilecek bir sıcaklık değeri değildir.

Füzyon reaktörleri

Füzyon makina teknolojisinde heyecan verici gelişmeler yaşanıyor. Özellikle son yıllarda üretilen reaktörler, kontrolsüz tepkimeleri doğurabiliyor. Reaktörler kapatılsa bile beta ışıması reaktörün ısınmasını sağlıyor. Füzyon reaktörü yakıt düzeyi açısından oldukça caziptir. Yakıt farklarından dolayı füzyon reaktörleri güvenle kullanılır. Bu reaktörlerin, düşünülenin aksine radyasyon açısından büyük tehlikeleri yoktur. Tri Alpha bugünlerde yeni füzyon reaktörleri üzerinde çalıştığını duyurdu. Bu konuda yaşanacak sürpriz bir gelişme, insanlığın gerçek anlamda seyrini değiştirebilir. Zira bu tip bir gelişme, insanların enerji problemini kökten çözebilir. Bu reaktörlerin pek çok avantajı olduğu gibi dezavantajları da söz konusudur. Yakıtların görece daha düşük maliyetli olması, reaktörlerin en ciddi avantajı gibi görünüyor. Fakat lityum ve helyumun sınırlı düzeyde olması, en ciddi handikap olarak görülebilir. Füzyon reaktörleri ile beraber füzyon kaynak makinası da bu alanda kullanılan teknolojik materyaller arasında gösterilir.