Yıldızların enerjisine doğru adım adım

Aralık 2022’de ABD Enerji Bakanlığı, Kaliforniya’da bulunan Lawrance Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki Ulusal Ateşleme Tesisi’ndeki (NIF) bilim insanları tarafından yürütülen bir füzyon reaksiyonu deneyinde ilk kez harcanan enerjiden daha fazla enerji üretildiğini bildirmiş; bu deney, füzyonda ilk kez “net enerji kazancı” elde edilmesiyle tarihe geçmişti. 

5 Aralık’ta gerçekleştirilen deneyde bilim insanları donmuş hidrojenden oluşan küçük bir kapsülü 192 yoğun lazer ile bombardımana tutarak atomları kabın etrafında inanılmaz bir hızla hareket etmeye zorlamış; yıldızlara güç veren zincirleme reaksiyonlar dizisi ile aynı olan sürecin tetiklenmesini takip eden süreçte füzyon reaksiyonunun meydana gelmesiyle sarf edilen enerjiden 1,5 kat daha fazla ısı üretilmişti. 

Enerjiyi nasıl ürettiğimiz ve kullandığımızı kökten değiştirebilecek yeni ve çok, çok güçlü bir temiz enerji kaynağı ihtimalinin kapılarını aralayan bu başarı, ABD Enerji Bakanı Jennifer Granholm tarafından bir “kilometre taşı” olarak nitelendirilmişti.

Şimdiyse Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndan bilim insanlarının bu deneyi bir kez daha başarıyla gerçekleştirdiği bildirildi. Deneyin 30 Temmuz’da gerçekleştiğini bildiren Lawrence Livermore sözcüsü, bu sefer Aralık ayındaki deneyden daha fazla enerji elde edildiğini; ancak final sonuçlarının hâlâ incelenmekte olduğunu aktardı.

Kısaca füzyon

Nükleer füzyon, hidrojen gibi hafif elementlerin bir araya gelerek daha ağır elementler oluşturması sonucunda büyük bir enerji patlamasının açığa çıkmasını sağlayan süreç olarak tanımlanabilir. Yıldız sistemimizin merkezindeki Güneş ve Güneş Sistemi'nin de parçası olduğu Samanyolu Galaksi'sindeki tüm yıldızların ısı ve ışığının ortaya çıkmasını sağlayan, “yıldızların enerjisi” diyebileceğimiz füzyon, bizlere sürdürülebilir, düşük karbonlu bir enerji kaynağının da vaadini veriyor.

Yaklaşık 4,6 milyar yıldır üzerinde yaşadığımız "soluk mavi nokta" üzerinde yer alan her şeye hayat veren Güneş’in enerjisini taklit edebildiğimizi düşünün: Bu, en basitinden uzayda uzun mesafeleri seyahat etmemizin çok daha kolay hâle geleceği anlamına geliyor. Ayrıca, füzyon reaksiyonlarının sera gazı veya radyoaktif atık yan ürünler üretmediği gerçeği, bol miktarda temiz enerji olasılığına da göz kırpıyor. Buna göre, döteryum ve trityum adı verilen ağır hidrojen formlarından oluşan tek bir kilogram füzyon yakıtının 10 milyon kilogram fosil yakıt kadar enerji sağladığı aktarılıyor. 

Asıl mücadele şimdi başlıyor

Tabii, bu noktada şu an bulunduğumuz yere ulaşmanın 70 yıl aldığını da hesaba katmak gerekiyor. Bu da füzyonun dünyayı ve insanlığı kurtarmaktan hâlâ uzak olduğu anlamına geliyor.

Burada en büyük zorluk, füzyon enerji santrallerinin hayata geçirilmesinin önünde yer alan engeller olarak karşımıza çıkıyor. Buna göre, NIF lazerlerinin günde bir kez ateşlendiği belirtilirken bir enerji santralinin hedefi saniyede 10 kez ısıtmasının gerektiği aktarılıyor. 

Burada işin içine bir de maliyet dahil oluyor. ABD’de gerçekleştirilen deneyin on binlerce dolara mal olduğu ifade ediliyor. Bu da uygulanabilir bir enerji santrali için yapılması gereken harcamanın astronomik boyutlarda olabileceğini gösteriyor. Dahası, enerjinin ısı olarak nasıl dışarı atılacağı da bir başka sorun olarak öne çıkıyor.

Konuya ilişki Manchester Üniversitesi’nde nükleer füzyon alanında araştırma görevlisi olan Aneeqa Khan, “Hâlâ ticari füzyondan çok uzaktayız ve şu an iklim krizinde bize yardımcı olamaz” ifadelerini kullanıyor. Bir başka nükleer araştırmacı olan Cambridge Üniversitesi’nden Tony Roulstone ise bu sonucun bilim için bir başarı olduğunu; ancak yararlı ve bol miktarda enerjiden hâlâ çok uzakta olduğumuzu belirterek Khan’ın söylediklerini destekliyor.

Oxford Üniversitesinde fizik profesörü ve Oxford Yüksek Enerji Yoğunluğu Bilimi Merkezi direktörü Justin Wark ise “Bir anlamda her şey değişiyor; bir başka anlamda ise hiçbir şey değişmiyor” diyor ve “Bu sonuç çoğu fizikçinin her zaman inandığı şeyi kanıtlıyor - laboratuvarda füzyon mümkün. Ancak, ticari bir reaktör gibi bir şey yapmak için aşılması gereken engeller çok büyüktür ve küçümsenmemelidir” diye de sözlerine ekliyor.

Bu zorlukların üstesinden gelmenin ne kadar süreceğini sormanın Wright kardeşlere ilk uçuşlarından hemen sonra Atlantik'i geçecek bir uçak yapmanın ne kadar süreceğini sormaya benzediğini belirten Wark, “Anladığım kadarıyla herkes bunun enerji krizine büyük bir çözüm olduğunu düşünmek istiyor. Öyle değil ve kim kesin olarak öyle olduğunu söylüyorsa yanıltıcıdır” ifadelerini kullanarak füzyonun, mevcut iklim değişikliği krizini etkileyecek kadar kısa bir zaman ölçeğinde etkili olmasının pek olası olmadığını; bu nedenle bu konudaki çabalarda hiçbir duraksama olmaması gerektiğinin altını çiziyor.

Sorunların teknik ve ekonomik olduğuna dikkat çeken Wark, açıklamasını Nobel ödüllü atom fizikçisi Niels Bohr’un sözleriyle bitiriyor: 

“Tahmin çok zordur, özellikle de gelecekle ilgili olduğunda.”