Güneş gücü
Lazerleısıtılmışnanotellermikroölçeklinükleer füzyondaverimlilikrekorukırabilir
Güneş’in de gücünü sağlayan nükleer füzyon, hafif elementler arasındaki nükleer tepkimenin daha ağır elementler üretmesiyle meydana geliyor. Bu olay, çok daha küçük ölçekle Colorado Eyalet Üniversitesi laboratuvarlarında da gerçekleşiyor.
Sıralanmış nanotel dizilerini ısıtmak için kompakt ama çok güçlü bir lazer kullanan CSU bilim insanları, laboratuvarda mikro ölçekli nükleer füzyon elde edebildiler. Böylece nötron (füzyon sürecinden ortaya çıkan yüksüz atom altı parçacık) üretiminde bir eşi daha görülmemiş verimliliğe ulaştılar. Üniversitenin elektrik, bilgisayar mühendisliği ve fizik bölümlerinde görev yapan Ordinaryüs Profesör Jorge Rocca başkanlığındaki deney, Nature Communications dergisinde yayımlanan bir makalede ayrıntılı biçimde anlatıldı. Makalenin başyazarı CSU’dalisansüstüöğrencisi olan Alden Curtis.
Lazer güdümlü kontrollü füzyon deneyleri genelde stadyum büyüklüğündeki binalardaki yüzlerce milyon dolarlık lazerlerle yapılıyor. Bu tür deneyler füzyonu temiz enerji uygulamalarında kullanmaya yönelik. Rocca’nın öğrencilerden, araştırmacı bilim insanlarından ve katılımcılardan oluşan ekibiyse sıfırdan tasarladıkları ultra hızlı, yüksek güçlü ama masaya sığan bir lazeri kullanıyor. Hızlı, darbeli lazeri görünmez incelikteki telleri bombardımana tutmak ve koşulları güneşin içine benzeyen son derece sıcak ve yoğun plazmalar oluş- turmak için kullanıyorlar. Bu plazmalar füzyon tepkimelerini tetikliyor, enerji yüklü nötron parlamalarına yol açıyor ve helyum açığa çıkarıyor.
Nature Communications’ta yayımlanan deneyde ekip lazer enerjisi birimi başına rekor sayıda nötron elde etti. Bu, aynı materyalden düz hedefler kullanan deneylerde elde edilenin yaklaşık 500 katı. Lazerlerinin hedefi döteryumlu polietilen denen bir malzemedenyapılmışbirnanotel dizisiydi. Bu materyal yaygın olarak kullanılan polietilen plastiğine benziyor amaortakhidrojenatomlarının yerinde, hidrojen atomunundahaağırbirformu olan döteryum bulunuyor.
Bu çabalar Almanya’daki Düsseldorf Üniversitesinde ve CSU’da yapılan yoğun bilgisayar simülasyonlarıyla desteklendi. Füzyonla verimli ve küçük ölçekli biçimde nötron elde etmek nötron temelli görüntüleme alanında ilerlemeyi getirebilir ve nötron sondaları materyallerin yapısını ve özelliklerini anlamada kullanılabilir. Bu, ultra yoğun lazer ışığının maddeyle etkileşimini daha iyi anlamamızı da sağlayabilir.
Sol üstten: Hizalanmış, döteryumlanmış polietilen nano tellerinin taramalı elektron mikroskobuyla elde edilmiş görüntüsü. Diğer resimlerde ultra yoğun lazer darbesinin hemen ardından nanotellerin hızla patlamasının 3B simülasyonları görülüyor.
Colorado Eyalet Üniversitesindeki mikro ölçekli füzyon deneyinde kullanılan hedef odası (önde) ve ultra yüksek yoğunluklu lazer (arkada)