Termonükleer Reaksiyonlar Ve Plazma Fiziği

Termonükleer Reaksiyonlar Ve Plazma Fiziği - Termonükleer Reaksiyonlar - Plazma Fiziği

İçinde bütün hayatî faaliyetlerin meydana geldiği, canlıların yapı taşları olan hücrelerdeki "protoplazma" ile bir maddenin esasını, özünü ve programını taşıyan atomlarının dördüncü hali olarak adlandırılan "plazma" arasında benzetme kurulabilir.

Bilindiği üzere atom, basit olarak, merkezde oldukça yoğun bir çekirdek ve çekirdeğin etrafında bir bulut halinde elektronlardan ibarettir. Çekirdek pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan ibarettir.

Fizikî manada plazma, "içerisinde iyonlaşmış atom, elektron, nötral atom (veya molekül), uyarılmış atom ve foton ihtiva eden bir karışım" olarak tarif edilmiştir (1). Teneffüs ettiğimiz hava dahil, bütün gazlar daimi bir miktar iyonlaşmış atom ve serbest elektron İhtiva etseler bile, plazma bunlardan çok farklıdır. Plazma içerisinde atomlar uyarılmış durumdadır ve aralarında devamlı bir elektron mübadelesi olmaktadır. Plazmayı oluşturan bu parçacıklar gelişigüzel hareketleri esnasında devamlı çarpışırlar, bu arada foton neşredilir ve plazma ışıldar. Ark lambasına benzeyen basit bir düzenekle elde edilebilen yüksek sıcaklığa (yaklaşık 6.000 °C) sahip plazma ile, alışılagelen metodlarla başarılamayan birçok iş kolayca gerçekleştirilebilir. Meselâ, 15 mm. kalınlığındaki paslanmaz çelik levha kolayca kesilebilir veya kaynağı yapılabilir; ancak yüksek sıcaklıkta ergiyen tungsten gibi maddeler ergitilebilir, elmas uçlu matkaplardan daha hızlı şekilde sert kayalar delinebilir. Küçücük bir böceği insana ipek libaslar giymeye, zehirli bir arıyı taamların en güzelini sunmaya vesile eden Sonsuz Kudret Sahibi, küçücük atom, molekül, iyon gibi maddeler vasıtasıyla da, insanın aciz kaldığı sahalarda İmdadına yetişmektedir.

Güneşin bitmez-tükenmez enerji kaynağı, özellikle son yüzyılda astrofizikçilerin daha çok alâkasını çekmeye başladı. İncelemeler neticesinde güneşimizin, kütle enerji denklemine göre (E= mc²) her saniye kütlesinden 4 milyon ton kadarını enerji olarak etrafına verdiği ortaya konmuştur (2). Milyonlarca senedir, her saniye kütlesinden 4 milyon ton kadarını kaybettiği halde sadece dünyamıza gelen ısı ve ışık miktarında herhangi bir değişmenin olmaması, herşeyi yalnızca fizik, kimya ve diğer beşerî bilimlerle izah etmeye alışmış, idrâk özürlü bilim adamlarına şiddetli bir tokattır aslında. Her enerji kaynağının şiddetinin gittikçe azalması ve nihayet faaliyetin son bulması mukadder iken, nasıl oluyor da böyle bir bitmez-tükenmez ısı ve ışık kaynağının arkasında bir Kudret Eli'nin varlığı gözardı edilir. Evet, "Kâinatta tasarruf eden haşmet-i rububiyet o koca güneşi şu zemin yüzündeki zîhayatlara bir hizmetkâr, bir lamba, bir ocak yapan rububiyet-i ilâhiye gayet vâzıh bir surette vahdaniyet-i ilâhiyeyi gösterir. Evet, Hâlık-ı Vâhid'den başka, kim güneşi arzlılara musahhar bir hizmetkâr eder?.."

Güneşin enerji kaynağının sırrı, çekirdek birleşme reaksiyonları (füzyon veya termonükleer reaksiyonlar) ile izah edilmektedir. Bu reaksiyonlarda temel madde hidrojen, reaksiyon mahsülü ise helyum, nötron ve proton tanecikleridir. Bu Termonükleer reaksiyonlar neticesi hidrojen, kilogramı başına 117,5 milyon Kwh enerji vermekte ama bu müthiş enerjiyi çevresine hediye ederken, dünyada yapılanın aksine, uzun ömürlü-zararlı radyoaktif artık bırakmamaktadır.

Güneşte ve diğer yıldızlarda meydana gelen termonükleer reaksiyonlar ve bunların nasıl meydana geldiği ve nasıl devam ettiği sorularının cevabı, bu reaksiyonların dünyada gerçekleştirilebilmesi için gerekli bilgilere de ışık tutmaktadır. Atom çekirdeğinde bulunan artı (+) yüklü protonlar, birbirlerini iterler; buna Coulomb itme Kuvveti denir (3). Bunun yanısıra, çekirdekte, Coulomb itme kuvvetlerine karşı protonları birarada tutan nükleer kuvvetler vardır. Yüksek sıcaklıkta atom çekirdekleri, kazandıkları kinetik enerji ile, itme kuvvetlerini yenerek, çarpışma yolu ile birleşebilirler. İki, pozitif yüklü döteryum çekirdeğini, aralarındaki elektrostatik itme kuvvetine rağmen birleştirebilmek için, bu çekirdeklere yaklaşık 10.000'e (elektron-volt) mertebesinde bir enerji vermek gerekir. Bu da, bu çekirdeklerin yaklaşık 100 milyon dereceye kadar ısıtılmalarını gerektirir.

Döteryum gazı, 150.000 °C dolayında tamamen iyonize olur, bütün elektronlarını kaybeder. Maddenin iyonize olmuş bu haline, (yazının başında belirtildiği gibi}, "plazma" denir. Ancak, istenen termonükleer reaksiyonun gerçekleşebilmesi için daha yüksek sıcaklığa çıkılması gerekmektedir. Alışıla gelenin çok üzerinde bir sıcaklığa sahip plâzma, acaba neyin içerisinde ve nasıl muhafaza edilebilecektir.

Bu problemi çözmek için çeşitli reaktör tipleri geliştirilmiştir. Bunlardan biri "manyetik tor"dur. Bu reaktör, basitçe ifade edilirse, halka şeklinde borudan ibarettir. Boru üzerine sarılmış olan bobinden geçirilen akım vasıtası ile, cidarlara değmeyen bir manyetik alan oluşturulur. Ve bu manyetik alan yardımı ile çok yüksek sıcaklıktaki plâzmanın, soğuk cidarlara değmesi önlenir. Başlangıçta boru içine alçak basınçta döteryum gazı doldurulmuştur; iyonize edilerek iletken hâle getirilen döteryum gazı, (iletken bir halka olarak) bir transformatörün sekonder sarımını teşkil eder. Transformatörün primer devresine akım verildiğinde, tek sarımlık sekonderi teşkil eden döteryum gazından çok yüksek, yaklaşık 7 milyon Amper, akım geçer. İçinden geçen bu yüksek akım sebebiyle döteryum plâzması, çok yüksek sıcaklıklara ısıtılabilir.

Prensibleri yukarıda izah edilen "Stelleratör" ve "Tokamak" denilen reaktörlerin kendilerinden beklenen hedefe varabilmeleri için, henüz bazı engeller aşılamamıştır. Bunlar, gaz akımındaki kararsızlıklardan oluşan bozulmalar ve plâzmanın ısındıkça direncinin düşmesidir (4). Ancak hedef şimdilik oldukça uzak olsa da, tekniğin gelişmesi ile bu problemler de çözülebilecektir; yeter ki insanlık, kendisine sunulan, lütfedilen bu güzel ve güçlü nimeti insanlığın hakkı, hukuku içerisinde faydası için kullansın.

İnsanları ve canlıları yok etme gayesi ile de kullanılması mümkün olan bu müthiş enerjinin, insanlık için, hayırlı maksatlarla kullanılması ise ancak ve ancak geleceğin kutlu mimarları tarafından gerçekleştirilecektir.