Wendelstein 7-X: Füzyon araştırması on yıl önce Greifswald'da başladı

10 Aralık 2015 günü kontrol odasında gergin bir sessizlik yaşandı. Bütün gözler kontrol merkezindeki büyük bir monitördeydi. Wendelstein 7-X'in başkanı Thomas Klinger, orada bulunan bilim adamlarından, konuklardan ve gazetecilerden on saniyelik bir geri sayım yapmalarını istedi – ardından monitörde kısa bir süre için bir şey parladı: Greifswald'daki füzyon araştırma tesisindeki İlk Plazma.

Wendelstein 7-X, gazın birkaç milyon dereceye kadar ısıtılarak plazma durumuna dönüştürüldüğü deneysel bir reaktördür. Pozitif yüklü atom çekirdeklerinin bir araya gelmesi ancak bu durumda mümkündür. Ancak geçen yıl internette ziyaret ettiği Wendelstein 7-X yalnızca plazma araştırmaları için kullanılıyor; Burada füzyon yapılmaz.

On yıl önce Aralık ayındaki o gün, ilk kez bir miligram helyum gazını, içinde vakum bulunan plazma kabına beslemek ve 1,3 megawatt gücündeki mikrodalga ısıtıcıyı kullanarak onu bir milyon santigrat dereceye kadar ısıtmak mümkün oldu. Saniyenin onda biri kadar bir sürede helyum plazma durumuna geçti.

Merkel hidrojen plazmasına başlıyor

İki ay sonra, Şubat 2016'da, fizik alanında doktora sahibi olan Şansölye Angela Merkel, helyum plazmasından daha sıcak olan ilk hidrojen plazmasının oluşturulmasını başlattı. Bu, Max Planck Plazma Fiziği Enstitüsü'nün (IPP) araştırma tesisinde bilimsel operasyonların başlayabileceği anlamına geliyordu.

İlk plazmanın ardından dokuz yıllık bir inşaat dönemi gerçekleşti: Plazma kabı üzerindeki çalışmalar Nisan 2005'te başladı, sistemin dış kabuğu Mayıs 2014'te kapatıldı ve işletme hazırlıkları başladı.

Döteryum ve trityum birleşerek helyumu oluşturur

Wendelstein 7-X'in çekirdeği, 50 süper iletken manyetik bobinle çevrelenen, 16 metre çapında, boncuk benzeri bir halka olan bir torustur. Yıldızlaştırıcı olarak adlandırılan bu oda, hidrojen izotopları döteryum (D) ve trityumun (T) bir helyum çekirdeğine kaynaşmasına neden olan koşulları yaratır. Bu, elektrik üretmek için kullanılabilecek nötronları ve enerjiyi serbest bırakır.

Nükleer füzyon, Güneş de dahil olmak üzere yıldızların içinde meydana gelen süreci kopyalar. Bu, yaklaşık 150 milyon kilometrelik bir mesafede bize yeterli ışık ve ısıyı sağlamaya yetecek enerjiyi açığa çıkarır. Ancak güneşteki koşullar (200 milyar bar basınç ve 15 milyon santigrat derece sıcaklık) Dünya'da kopyalanamaz. Burada bu kadar yüksek basınç üretilemeyeceği için tutuşma sıcaklığının daha yüksek olması gerekir: 100 milyon derece ve üzeri.

Ancak hiçbir malzeme bu sıcaklıklara dayanamaz. Bu nedenle plazmanın süspansiyon halinde tutulması gerekir. Bu, alanı plazmayı çevreleyen 50 manyetik bobin tarafından sağlanır. Alanın karmaşık bir şekli var: hem halka şeklinde hem de bükülmüş. Bunu sağlamak için manyetik bobinlerin özel şekilleri vardır: Ezilmiş halkalara benzerler. Ancak bu şekli hesaplamak için bir süper bilgisayara ihtiyaç vardı.