1989’da bir deney, yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duymadan nükleer füzyon vaadini sundu, ancak bu “soğuk füzyon” hızla bozuldu. Şimdi, ilgili bazı teknikler, pratik füzyon gücüne ulaşma çabalarını gerçekten geliştirebilecek yeni bir deneyde yeniden dirildi.
Thunderbird nükleer füzyon reaktörü
Bilimin en kötü şöhretli gaflarından biri olan soğuk füzyon, bir tür geri dönüş yapmaktır. Bilim adamları, bir zamanlar oda sıcaklığı nükleer füzyonu gösterdiği iddia edilen bir deneyi dirilttiler ve güneşte olduğu gibi aynı mekanizma yoluyla enerji üretme olasılığını sunuyor, ancak muazzam ısıya ihtiyaç duyulmadı. Orijinal fikir kapsamlı bir şekilde çürütülse de, bu son sürüm henüz yararlı miktarda enerji üretemese bile füzyon seviyelerini artırmanın bir yolunu gösterir.
Nükleer füzyon, atomik çekirdeklerin aşırı sıcaklıklarda ve basınçlarda bir araya geldiği, onları birleştirdiği ve sonuç olarak enerjiyi serbest bıraktığı bir süreçtir. Bu doğal olarak güneşimiz gibi yıldızlarda gerçekleşirken, bir güç kaynağı olarak kullanılmak üzere dünyadaki sürecin çoğaltılması inanılmaz derecede zor oldu ve ilk olarak 1950’lerde önerilen ticari bir füzyon reaktör planlarına rağmen, henüz tükettiğinden daha fazla enerji üretebilecek bir tane inşa etmedik.
1989’da böyle değişmek üzereydi. Utah Üniversitesi, Stanley Pons ve Martin Fleischmann’daki iki kimyager, bir masa üstü deneyinde oda sıcaklığında meydana gelen nükleer füzyon gösterdiğini iddia etti, nötron açısından zengin döteryum ile infüzyonlu suda suya batırılmış ve bir elektrik akımı ile zikzetli bir palladyum çubuktan oluşuyordu. Bu işlemin, Pons ve Fleischmann’ın nükleer füzyonun önemli bir oranda meydana geldiğine dair bir sinyal olarak aldığı basit kimyasal reaksiyonlardan tahmin edilenlerin ötesinde aşırı ısı artışları ürettiği görülmüştür.
Soğuk füzyon adını hızla kazanan deney, geleneksel sıcak füzyondan daha ucuz, temiz enerji üretimine alternatif ve daha kolay bir yol gösterdiği için yoğun bir ilgi çekti. Ancak dünyadaki birden fazla araştırmacı aşırı ısı gözlemlerini çoğaltamadığında, fikir o yıl sonuna kadar suda öldü.
Şimdi, Kanada’daki British Columbia Üniversitesi’ndeki Curtis Berlinguette ve meslektaşları, Pons ve Fleischmann’ın orijinal çalışmasından esinlenen, ancak temelde farklı bir masa üstü parçacık hızlandırıcı inşa ettiler.
Berlinguette, “Soğuk füzyon 1989’da reddedildi çünkü iddialar çoğaltılamadı. Yaptığımız şey, başkalarının doğrulayabileceği tekrarlanabilir bir deney” diyor. “Çalışmalarımızda herhangi bir enerji mucizesi talep etmiyoruz. Bilimi ilerletmek ve füzyonu daha erişilebilir ve disiplinlerarası hale getirmek için güvenilir veri sağlıyoruz.”
Orijinal soğuk füzyon deneyi gibi, araştırmacılar da çekirdeği – çekirdeğinde nötronlu bir hidrojen – ve paladyum kullandılar. Thunderbird olarak adlandırılan reaktör, bir palladyum elektrotuna ateşlenen yüksek enerjili bir deuterium çekirdeği veya deuteronlardan oluşur. Paladyum, kirişten daha fazla gelen döküntülerle kaynaşmaya başlayan ve nötronlar üretmeye başlayan bu deuteronları emmeye başlar. Nötron üretimi oranı, dengenin ilk 30 dakikasında yükselmeden önce arttı, bu da paladyumun Deuteron ile doymuş hale geldiğine dair bir işaret.
Füzyon oranını daha da arttırmak için, araştırmacılar daha sonra ağır su olarak da bilinen deuterium oksit ile dolu bir elektrokimyasal cihaza açtılar. Bir elektrik akımı bunu deuterium ve oksijene böler, birincisi elektrot içine emilir ve palladyumdaki deuteron sayısını daha da arttırır ve füzyon hızını yükseltir. Berlinguette, “1989 deneyinden gerçekten çizdiğimiz şey, hidrojen yakıtla bir elektrot yüklemek için elektrokimya kullanma kavramı” diyor.
Ekip, bunun üretilen nötron sayısını artırdığını ve yüzde 15’lik bir füzyon oranına eşdeğer olduğunu buldu. Bununla birlikte, bu sadece bir milyar watt üretmek için yeterli olurken, cihazın kendisi 15W’yi çalıştırır. Berlinguette, “Bu reaktörlerden biriyle evinize veya binanıza güç verebilmek için büyüklük emirleriyiz” diyor.
Deney 1989 çalışmasından açıkça ilham almasına rağmen, Thunderbird’in nükleer füzyonu, Pons ve Fleischmann’ın çalışmalarında iddia edilen elektrokimyadan ziyade güçlü Deuteron Beam’den geliyor, diyor Imperial College London’daki Anthony Kucernak. “Bilinmeyen bir fenomen gibi değil – Deuteronları içindeki Deuterium ile sağlam bir hedefe dönüştürürseniz, aslında füzyon olayları gibi görünen şeyi elde edersiniz.” Aynı zamanda füzyonun “sıcak” bir versiyonudur, diyor ki – kirişteki Deuteronların enerjisi, normal füzyonun gerçekleştiği sıcaklık olan yüz milyonlarca dereceye eşdeğer.
Palladyum hedefindeki döteryumda yüzde 15’lik bir artış da nispeten mütevazı, ancak Kucernak diyor ki, bunun elektrotta farklı metaller kullanılarak artırılabileceğini görmek ilginç olacağını söylüyor.
Berlinguette, bu füzyon oranının reaktörün yeniden tasarlanmasıyla artırılabileceği konusunda iyimserdir ve meslektaşlarından birinin son yayınlanmamış çalışmalarının sadece elektrot şeklini değiştirmenin füzyon oranını dört büyüklükte artırabileceğini bulduğunu, ancak bu hala kullanılabilir seviyelerin çok altında olmasına rağmen.
Daha yüksek füzyon oranlarına ulaşamasalar bile, Berlinguette, bir metalde deuterium’u arttırma elektrokimyasal tekniklerinin, yüksek sıcaklık süperiletkenleri, gerçekten soğuk koşullar gerektirmeyenler yapmak gibi başka kullanımlara sahip olabileceğini umuyor. Sıfır elektrik direncine sahip ve dünyanın elektrik ve enerji sistemlerini dönüştürebilen birçok umut verici süper iletken malzeme, büyük miktarda hidrojen içeren metallerdir. Berlinguette, bu bileşikleri yapmak genellikle geniş basınçlar ve enerji yoğun süreçler gerektirir, ancak Thunderbird reaktöründe kullanılan elektrokimyasal hücre bunu çok daha az enerji ile yapabilir.
