Haber | TERMONÜKLEER ENERJİ | Hab
er
Doç. Dr. Ordal DEMOKAN *
Mevcut fosil yakıtlarının (petrol, kömür vs.) önümüzdeki 3040 yıl içinde tükeneceği beklentisinden hareket edilerek, geleceğin enerji gereksinmesinin yarısına yakın bir kısmının nükleer enerji ile karşılanması umulmaktadır. Nükleer enerjinin ortaya çıkarılması iki temel sürece dayanır. Bunlardan birincisi, günümüzdeki reaktörlerin kullandığı fisyon sürecidir. Bu sürecin yakıtları uranyum, toryum gibi ender bulunan elemanlar olup, mevcut teknik olanaklarda bir gelişme olmadığı takdirde elde edilebilen miktarın bu gereksinmeyi ancak bir asır mertebesinde bir süre için karşılaması beklenebilir. Zararlı artıkları da göz önüne alınınca, bilim adamlarının çabaları ikinci süreç olan füzyon, ya da başka (bir deyişle, termonükleer enerji üzerinde yoğunlaşmaya başlamıştır.
Termonükleer Enerjinin İlkeleri :
Bu enerjinin dayandığı nükleer süreçler şu şekilde gösterilebilir:
_ ([T + 1.01 MeV) + (p + 3.03 MeV)
D + D ~ (He3 + 0.82 MeV) + (n + 2.45 MeV)
D 4- He3 = (He4 + 3.S7 MeV) + (p + 14.07 MeV)
D + He3 = (He4 + 3.67 MeV) + (p + 14.67 MeV)
(He4 + 3.52 MeV) + (n + 14.06 MeV)
Bu denklemlerin anlamı şöyle açıklanabilir: Deuterium (D) ve tr’tium (T), hidrojen eleman-nının izotoplarıdır. îki deuterium çekirdeği birleştirilebilirse ya 1.01 Mega-elektron volt enerjisinde bir tritium çekirdeği ile 3.03 Mega-elekt-ronvolt enerjisinde bir proton, ya da 0.82 Mega-elektronvoltlu-k bir helyum çekirdeği ile 2.46 Megarelektronvoltluk bir nötron oluşur. Diğer iki denklem de buna benzer biçimde açıklanabilir. Bu denklemlerden görüleceği üzere, 3 deu-
terium çekirdeğiyle yola çıkılırsa, sonunda bir helyum çekirdeği (a taneciği^ bir nötron, bir proton ve toplam olarak 21 .SI Mega-elektron-votluk enerji elde edilir. Bu enerji ise, 9-62×10″” kw-saat olarak ifade edilebilir. Bir gram deute-rium’da 3X1023 çekirdek bulunduğuna ve her 3 çekirdek bu kadar enerji verebileceğine göre,
1 gram deuterium yaklaşık olarak 100 Megavat-saat enerji üretebilecek demektir, deuterium izotopunun doğal hidrojen içinde % 0.02 oranında bulunduğu anımsanırsa, 1 gram deuteri-um’un 50 litre sudan elde edilebileceği görülür. Dolayısıyla, okyanuslardaki suyun dünyanın enerji gereksinmesini 70 milyar sene boyunca karşılayabileceği görülür. Yukarıdaki denklemlerle gösterilen tüm reaksiyonların son ürünü, enerjinin yanı sıra, a, nötron ve proton tanecikleri olup, bu tanecikler kolaylıkla soğurulabile-ceklerinden herhangi bir uzun ömürlü, zararlı, radyoaktif artık da oluşturmazlar.
Termonükleer Reaktör için Koşullar :
Çok çekici görünen bu sürecin denetimli bir şekilde gerçekleştirilebilmesinde çeşitli zorluklar vardır. İki pozitif yüklü deuterium çekirdeğini, aralarındaki elektrostatik itme gücüne rağmen kaynaşabilecekleri bir yakınlığa kadar birbirlerine yaklaştırabilmek için bu çekirdeklere yaklaşık 10 kilo-elektronvolt mertebesinde kinetik enerji verebilmek gerekir. Bu ‘enerji sıcaklıkla ifade edilirse, çekirdeklerin 100 milyon dereceye kadar ısıtılması anlamına gelir. Yakıtın böylesine yüksek bir sıcaklığa ısıtabilmesi İçin reaktöre büyük bir enerji sağlanması gerektiği »çıktır. Reaksiyonlardan elde edilecek nükleer enerjinin en az enerjiye eşit olması da ekonomik bir zorunluktur. Bu düzeyde bir nükleer enerji elde edilebilmesi için çok sayıda çekirdeğin reaksiyona sokulabilmesi gerekmektedir. Bu sayı Law-
* ODTÜ Fizik Bölümü
