Nükleer füzyon

Yeryüzünde gözlemlenebilecek en yüksek seviyeli enerji çeşitlerinden biri olan füzyon enerjisi, nükleer bazda iki farklı elementin çekirdeklerinin birleşmesi ve ortaya yeni bir atom çekirdeği çıkmasıdır. Farklı iki elementin atom çekirdeklerinin birleşerek yeni bir atom çekirdeği oluşması, “çekirdek tepkimesi” olarak da bilinen çok büyük miktarda bir enerjinin açığa çıkmasına neden olmaktadır. Dünyamızda hayatın devam etmesini sağlayan Güneş, nükleer füzyonu her saniye defalarca kez yapan devasa bir nükleer reaktördür.

Evrende doğal olarak nükleer füzyon yapan ve “Big Bang” olayından bu yaza 13 milyar yıldır yeni atom çekirdekleri inşa eden yıldızlar, fizik yasaları çerçevesinde evrene büyük oranda enerji yaymaktadır. Dünyamıza muazzzam miktarda enerji sağlayan Güneş, hidrojen atomlarının birleşerek helyum çekirdeği oluşturması sayesinde evrene ısı ve ışık yani enerji yayar. Hidrojen çekirdeklerinin nükleer füzyon ile helyuma dönüşmesi esnasında büyük oranda bir kütle kaybı yaşanır ki, bu kütle kaybı oranı da açığa çıkan enerji ile doğru orantılıdır.

Bilim tarihinin en meşhur isimlerinden olan Einstein’ın en az kendisi kadar meşhur çalışması Genel ve Özel Görelilik Kuramlarında bahsi geçen “E=M.c²” formülü, hidrojen atomlarının kütle kaybı sonucu ortaya çıkan enerjinin hesaplanmasında da kullanılır. Dönüşüm sırasında “kütle kaybı karşılığı enerji” olarak da bilinen bu enerji, nükleer füzyon işlemi sonunda açığa çıkarak çevreye yayılır.

İnsanoğlunun nükleer füzyonun gücünü kullanarak enerji elde etmek için çalışmaları başladığında ortaya çıkan ilk sorun, atom çekirdeklerinin aynı yükte olmasıydı. Her iki çekirdeğin de “+” yüklü olması birbirlerini muazzam güçle itmelerine neden olduğundan, füzyon işlemi için çok büyük miktarda enerji gerekmekteydi. İki atomun arasındaki itme kuvvetinin yenilebilmesi ve füzyon işleminin gerçekleştirilebilmesi için gerekli olan enerji, ortam sıcaklığının “30 milyon” dereceye kadar ulaşmasını sağlamaktadır.

Füzyon için gerekli olan enerjinin bu kadar yüksek sıcaklıklar oluşmasına neden olması ve bu sıcaklıklarda bilinen hiçbir maddenin katı formunu koruyamaması, işlemin büyük bir titizlikle ve akıl dolu çözümlerle yapılması gerektiğinin anlaşılmasını sağlamıştır. Günümüzde nükleer enerji kurumları hala füzyon üzerine birçok pratik uygulama geliştirmek için çalışmalarını sürdürmekte ve gelecekte daha fazla enerjinin kolayca elde edilmesini sağlamak için çalışmaktadır.