How close are we to powering the world with nuclear fusion? - George Zaidan

Çeviri: Suat Utku Merter Gözden geçirme: Eren Gokce

In the time it takes to snap your fingers,

Parmaklarınızı şıklatmak için gereken sürede;

the Sun releases enough energy to power our entire civilization for 4,500 years.

Güneş, medeniyetimize 4.500 yıl yetecek kadar enerji açığa çıkarıyor.

So naturally, scientists and engineers have been working to build

Doğal olarak, bilim insanları ve mühendisler şebekeye entegre etmek için

a miniature star here on Earth... to plug into our power grid.

yeryüzünde minyatür bir Güneş oluşturmaya çalışıyorlar.

And the thing is, we already kind of have.

Aslında, zaten buna sahipiz.

It just doesn’t look like a tiny star floating in a lab.

Ama laboratuvarda süzülen küçük bir yıldıza benzemiyor.

The stars are made of an almost incomprehensible number of particles,

Yıldızlar; yer çekiminin son derece yoğun bir çekirdeği sıkıştırdığı

which gravity compresses into a super dense core.

çok sayıda partikülden oluşurlar.

This core is hot and dense enough to force atomic nuclei together,

Bu çekirdek, füzyon diye bilinen süreçle, atomik çekirdekleri birleştirip

forming larger, heavier nuclei in a process known as fusion.

daha büyük ve ağır çekirdekler oluşturacak kadar sıcak ve yoğundur.

The reverse process, where one atom splits into two, is called fission.

Tek atomun ikiye ayrıldığı ters sürece ise fisyon adı verilir.

In both processes, the mass of the end products is slightly less

Her iki süreçte de son maddenin kütlesi,

than the mass of the initial atoms.

ilk maddeden biraz daha azdır.

But that lost mass doesn’t disappear—

Ancak, azalan bu kütle kaybolmaz.

it’s converted to energy according to Einstein’s famous equation.

Einstein’ın ünlü kuramına göre enerjiye dönüşür.

And since c² is such a massive number,

C² devasa bir sayı olduğundan

both fission and fusion generate a lot of energy.

hem fisyon hem de füzyon çok fazla enerji açığa çıkarır.

Fusion in our Sun mostly produces helium nuclei.

Güneşin içinde gerçekleşen füzyon çoğunlukla helyum çekirdekleri üretir.

In the most common pathway, two protons fuse to form a deuterium nucleus,

En yaygın yolda; iki proton birleşip döteryum çekirdekleri oluşturur,

which then fuses with another proton to form a helium-3 nucleus,

bu başka bir proton ile birleşerek helyum-3 çekirdeği oluşturur

which then fuses with another helium-3 nucleus to form a helium-4 nucleus.

ve bu başka bir helyum-3 ile birleşip helyum-4 çekirdeği oluşur.

But there’s a catch— that first step is incredibly rare.

Ama dikkat edilmesi gereken bir nokta var, ilk adım son derece nadir gerçekleşir.

Only 1 in 100 septillion collisions between protons

Protonlar arası her 100 septilyon çarpışmanın

results in a deuterium nucleus.

birinde döteryum çekirdeği oluşur.

In the Sun this isn’t a problem because there are so many protons

Çok fazla protonu olup böylesine nadir bir reaksiyon hep gerçekleştiğinden,

that even a reaction this rare happens all the time.

bu Güneş için bir problem değildir.

But on Earth, researchers rely on a more easily reproducible reaction,

Ancak Dünya’da; araştırmacılar, döteryum çekirdeklerinin

where a deuterium nucleus fuses with a tritium nucleus

trityum çekirdeğiyle birleşip helyum-4 çekirdeği ile nötron oluşturan,

to form a helium-4 nucleus and a neutron.

daha kolay tekrarlanabilir bir reaksiyona güveniyorlar.

We’ve actually been doing reactions like this one inside particle accelerators

1930′lardan beri parçacık hızlandırıcılarda

böylesi reaksiyonları gerçekleştiriyoruz.

since the 1930s.

But these accelerators are not designed to harness the energy this reaction releases.

Ancak bunlar reaksiyon sonrası çıkan enerjiyi tutmak için tasarlanmadılar.

Rather, they’re used to generate neutrons

Aksine, çeşitli bilimsel ve askeri amaçlar için

for a variety of scientific and military purposes.

nötron oluşturmak için kullanıldılar.

Whereas if we want to use fusion to produce limitless energy,

Oysa; füzyonu sınırsız enerji üretimi için kullanmak istiyorsak,

we’d need a device that can harness the energy released,

ortaya çıkan enerjiyi depolayıp,

channel enough of that energy back into the device to keep the reaction going,

yeterli miktarını reaksiyonun devamı için yeniden kullanan

and then send the rest out to our power grid.

ve kalanı şebekeye ileten bir cihaza ihtiyacımız olacaktır

And for that job, we need a nuclear fusion reactor.

Bu iş için nükleer füzyon reaktörüne ihtiyacımız var.

Like a particle accelerator, a reactor would generate helium nuclei and neutrons.

Parçacık hızlandırıcı gibi; reaktör, helyum çekirdekleri ve nötron oluşturur.

But that reaction would happen in a superhot core

Ancak bu reaksiyon son derece sıcak bir çekirdekte gerçekleşecektir

and the resulting neutrons would shoot outward

ve çıkan nötronlar dışarı yayılıp

to heat up a layer of lithium metal.

lityum metal tabakasını ısıtacaktır.

That heat would then boil water,

Bu ısı sonra suyu kaynatıp, oluşan buharla

generating steam to run turbines and produce electricity.

türbinlerden elektrik üretimi sağlar.

Meanwhile, the helium nuclei would stay in the core

Bu sırada helyum çekirdekleri merkezde kalır,

and slam into other nuclei to keep the reaction going—

diğer çekirdeklere çarpıp reaksiyonun devamını sağlar

and the electricity flowing.

ve elektrik üretimini devam ettirir.

This tech has many practical challenges,

Bu teknolojinin pratikte çeşitli zorlukları vardır,

including how to confine a swirling mass of million-degree matter.

milyon derece fırıldak bir maddenin nasıl depolanacağı dahil.

But the biggest hurdle is achieving what's called ignition.

Ancak, en büyük engel ateşlemeyi gerçekleştirmektir.

An energy technology is only commercially viable

Sadece kullandığından daha fazla enerji üreten bir teknoloji

if it puts out more energy than it uses.

ticari olarak uygulanabilir.

And a fusion reactor needs a lot of energy to get the core hot enough

Füzyon reaktörü; çekirdeğini, füzyonun gerçekleşeceği sıcaklığa ulaştırmak için

for fusion to occur.

çok fazla enerjiye ihtiyaç duyar.

So there’s a tipping point:

Burada kritik bir eşik var:

a moment when the fuel is hot enough to start the reaction

Yakıtın reaksiyonu başlatacak kadar sıcak olup,

and release more energy than is needed to reach and maintain that temperature.

sıcaklığı korumak için harcanan enerjiden daha fazla enerji ürettiği bir an.

This is ignition.

Buna ateşleme denir.

Stars reach ignition under the force of huge amounts of gravity,

Yıldızlar; ateşlemeye yüksek derece yer çekimi gücü ile ulaşır

but this approach is impossible on Earth

ancak bu yaklaşım, dünyanın kütlesinden binlerce kat fazlası gerekeceğinden,

since you’d need thousands of times the mass of, well, the entire Earth.

yeryüzünde uygulanamaz.

So researchers typically rely on vast arrays of lasers,

Araştırmacılar genellikle çok çeşitli lazer düzeneklerini veya

or methods that combine magnets with high energy particles

mıknatısları yüksek enerjili parçacıklarla yada mikrodalga fırınlarındakine benzer

or electromagnetic waves similar to those in your microwave oven.

elektromanyetik dalgalarla birleştirdikleri yöntemleri kullanırlar.

In 2022, scientists at the US National Ignition Facility

2022′de ABD Ulusal Ateşleme Tesisinde bilim insanları,

demonstrated ignition for the first time ever,

döteryum ve trityumu 100 milyon dereceye ısıtmak için 192 lazer kullanarak

using 192 lasers to heat deuterium and tritium to 100 million degrees.

ilk kez ateşlemeyi gerçekleştirdiler.

While this was a huge step forward,

Bu ileriye doğru büyük bir adım olsa da

we’re still a ways off from a self-sustaining, long-running reactor

hâlâ kendine yeten, uzun vadeli

ve kullandığından daha fazla enerji üreten bir reaktörden uzaktayız.

that produces more energy than it uses.

But once operational, these relatively small reactors could power a city

Bir kere çalışmaya başladığında, bu görece küçük reaktörler

of a million people for a year with just two pickup trucks of fuel.

sadece iki kamyon yakıtla milyon nüfuslu bir şehre yıl boyu enerji sağlayabilir.

Today, you’d have to burn roughly 3 million tons of coal

Bugün, bu kadar enerji elde edebilmek için

yaklaşık 3 milyon ton kömür yakmanız gerekir.

to produce that much energy.

That is the promise of fusion:

Füzyonun vaadi tam da bu: Sınırsız, talep üzerine,

limitless, on-demand energy with almost no emissions.

neredeyse sıfır emisyonlu enerji.

True star power, right here on Earth.

Gerçek yıldız gücü tam da burada, Dünya’da.