Teknolojik gelişmelerle birlikte gittikçe elektriğe daha bağımlı hale geliyoruz. Sık kullanılan elektrik üretim yöntemleri ise çoğunlukla çevre için sorun teşkil etmektedir. Yakın bir zamanda, bütün bu yöntemlerle karşılaştırıldığında çok daha fazla güç üretme kapasitesi olan ve çevreye neredeyse hiç zararı olmayan yeni bir füzyon reaktörü kurulacak.

1900’lü yılların başlarında füzyon enerjisi kullanımının enerji elde etmede çok etkili bir yol olduğu anlaşılmıştı. Ancak bilim adamları bu işlemin kolay olduğu kanısına kapılma hatasına düştüler. 1930’lu yıllarda füzyon enerjisi üretimiyle ilgili deneylere başlansa da 1968’e kadar büyük bir gelişme olmadı. Bu yılda ise füzyon işleminin başlaması için gereken 3 önemli şarttan ikisi başarılmış oldu.

Deneylerde kullanılan tokamak adlı cihaz "Güneş"teki kadar yüksek sıcaklardaki plazmayı manyetik alan içerisinde tutulmasını sağlayan bir sistemdir. Tokamak termonükleer araştırmaların önemli bir parçası olmuştur ve günümüzde de düzgün çalışan bir füzyon reaktörü üretimi sürecinde kullanılmaktadır.

Tokamak vakum odasına gaz pompalar. Sonrasında elektrik halka şeklindeki tokamağın içinden geçecek şekilde itilir. Gaz çok büyük bir yükle yüklenir ve ısınmaya başlar ancak cihazı çevreleyen büyük manyetik bobinlerin ürettiği yoğun manyetik alan tarafından hapsedilir.

Füzyon reaksiyonun başlaması için gereken 3 şart ise yüksek enerjili çarpışmaların tetiklenmesi için çok yüksek sıcaklık, çarpışmaların gerçekleşme ihtimalinin yüksek olması için yeterli plazma parçacığı ve sınırlı bir alanda patlama eğilimi olan plazmayı tutmak için yeterli zaman olmasıdır. Ancak bu 3 şart sağlandığında füzyon reaksiyonu başlayabilmektedir.

Ürün olarak radyoaktif bir maddenin ortaya çıktığı fisyon reaksiyonlarının aksine yakıt olarak hidrojen kullanılarak, ısı formunda çok yüksek enerjinin açığa çıktığı füzyon reaksiyonlarında neredeyse hiç radyoaktif madde üretilmez. Reaktörlerde hidrojenin iki radyoaktif izotopu olan döteryum ile trityum birleşerek helyumu oluşturur. Bu süreçte açığa çıkan yüksek enerjili nötron bir sonraki reaksiyonu başlatmak için kullanılır. Böylece kendi kendine devam eden bu süreci başlatmak için döngü mekanizması oluşturulabilir.

Füzyon reaktörü inşa edilirken karşılaşılan en önemli sorunlardan biri Dünya’nın çekirdeğinden 6 kat daha büyük bir sıcaklıktaki (100 milyon derece) plazmanın hem sıcaklığı hem de basıncına dayanabilen bir cihaz geliştirmektir. Bilim adamları tokamak ile 50 milyon dereceye ulaşırken yapılan deney sadece 102 saniye sürmüştü.

Güç üretebilmek için bilim adamları plazmanın kritik noktasına ulaşmak zorundadır. Kritik nokta füzyon cihazının reaksiyonların başlaması için kullanılan enerjinin üzerinde enerji üretmeye başladığı noktadır. Şimdiye kadar yapılmış en başarılı deneyde bilim adamları giriş gücünün %70’i kadar enerji ürettiler. Ancak günümüzde uluslararası işbirliğiyle kendi kendini devam ettiren ve kritik noktayı aşan bir füzyon reaktörü kurma amacıyla ITER adlı proje başlatıldı.

ITER Nedir?

Kritik noktayı geçmesi planlanan termonükleer reaktör, gelişim aşamasında ve 21. yüzyılda enerji üretiminde devrim niteliği taşımaktadır. İstenildiği gibi çalıştığı takdirde 50 MW tüketip 500 MW enerji üretebilecek. 42 hektarlık alana yayılan dünyanın en büyük füzyon enerjisi tesisinde hacim olarak kendisine en yakın örneğinden 8 kat daha büyük bir tokamak inşa edilecek.

Plazma yarıçapı 6.2 metre ve plazma hacmi 840 m3 ile dünyanın en büyük tokamağının etrafında devasa manyetik bobinler yer alacak ve 150 milyon dereceye yaklaşan sıcaklıklara ulaşılacak. Diğer tüm tokamaklar gibi yoğun manyetik alan içerisindeki gaz yüklendikten sonra çok büyük miktarda elektrik gazı iterek iyonlaştıracak ve elektronlar çekirdekten uzaklaştırılacak. Böylece plazmalar oluşacak.

Plazma parçacıkları artan yoğunluklarda çarpıştıkça enerjileri artacak. Yardımcı ısıtma yöntemleriyle sıcaklık 150-200 milyon derecelere kadar çıkacak. Yüksek enerjili parçacıklar doğal elektromanyetik tepkinin üstesinden gelip birleşerek enerji üretebilecek.

Aşağıdaki videoyu izleyerek ITER ile ilgili daha fazla bilgi sahibi olabilirsiniz.

Güçlü ve dayanıklı metallere mühendisliğin her dalında ihtiyaç duyulmaktadır. Yapılan çalışmalar ile saf titanyumdan ve çoğu çelik alaşımdan 4 kat daha güçlü yeni bir metal üretildi.

Rice üniversitesinden Emilia Morosan ve ekibi titanyum ile altın karışımı bir mıknatıs deneyi yaparken en sert metali de keşfettiler. Süper sert metal, titanyum ve altının belirli bir oranda karıştırılması sonucu elde edilmiştir. Titanyum canlı dokularla en çok uyum sağlayabilen sert metalik özelliğe sahip elementtir. Aşınmaya dayanıklı ve toksik madde içermemesi özellikle güç gerektiren yapay diz ve kalça eklemlerinde tercih edilmektedir. Altın ise kararlı bir yapıya sahip olmasısın yanında saf halde kolay işlenebilmektedir. Yeni keşfedilen alaşım saf titanyuma göre 4 kat daha serttir ve canlı dokuya uyumlu implantlar yapımında kullanılabilmektedir. Bununla birlikte implantlar uzun süreli kullanımda yıpranma ve vücut gelişiminden dolayı 10 yılda bir değiştirilmelidir. Yeni geliştirilen alaşım ile bu süre daha da artacak gibi görünüyor.

Beta Ti3Au olarak adlandırılan alaşım yüksek sıcaklıklarda eritilip bir araya getirilerek kristal kübik yapısı oluşturulur. Yüksek elektron yoğunluğu ve düşük bağ uzunluğuna sahiptir. Yeni alaşımın saflık testi için toz haline getirilmesi gereklidir ancak elmas kaplı aletlerle bile toz haline getirmek zordur. Ti-Au mühendislik alaşımları içinde karşılaştırıldığında en sert yapılı olanıdır. Bu çalışmalar ilk olmamakla beraber, belgelenen ilk çalışma olmuştur.

Yeni alaşımın hafif oluşu, seramik parçalarla yapıştırılması tıbbi uygulamalarda vebiyomedikal malzeme yapımında kullanımını artırmıştır. Delici ve kesici takımlar yapımında, endüstri kuruluşlarında, spor malzemelerinde, havacılık, askeri ve potansiyel birçok alanda kullanılabilir.