1980'lerde Nevada çölünün derinliklerinde ABD gizli nükleer silah araştırmaları yaptı.
Deneyler arasında, güneşe güç veren reaksiyon olan nükleer füzyonun kontrollü bir ortamda yeryüzünde ateşlenip ateşlenmediğini görmek için bir çaba vardı.
Deneyler sınıflandırıldı, ancak sonuçların umut verici olduğu fizikçiler arasında yaygın olarak biliniyordu.
Bu bilgi, 2000'lerin sonunda Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda çalışan iki genç lisansüstü öğrencinin, Conner Galloway ve Alexander Valys'in dikkatini çekti.
Los Alamos laboratuvarı ilk olarak 1943 yılında ilk nükleer silahları geliştirmek için çok gizli bir alan olarak kuruldu.
Santa Fe, New Mexico'nun yakınında yer alan bu tesis şu anda bir ABD hükümeti araştırma ve geliştirme tesisidir.
Alex ve ben Los Alamos'taki bu testleri öğrendiğimizde, tepkimiz wow gibiydi, atalet füzyonu zaten işe yaradı!
Bay Galloway, laboratuvar ölçekli peletlerin ateşlendiğini, detayların sınıflandırıldığını, ancak ateşlemenin başarıldığını bildiğimizi bildiğimiz kadarının kamuoyuna açıklandığını söylüyor.
Nükleer füzyon, hidrojen çekirdeklerini bir araya getirme sürecidir ve bu da muazzam miktarda enerji üretir.
Tepkime, mevcut nükleer enerji istasyonlarında kullanılan fisyon işleminin uzun ömürlü radyoaktif atıklarını değil, helyumu yaratır.
Füzyondan yararlanılabilirse, CO2 üretmeden üretilen bol miktarda elektrik vaat eder.
1980'lerdeki bu testler, ABD hükümetinin Kaliforniya'daki Ulusal Ateşleme Tesisi'ni (NIF) inşa etmesine, nükleer yakıt peletlerinin güçlü bir lazer kullanılarak ateşlenip ateşlenemeyeceğini görmek için bir projeye yol açtı.
On yıldan fazla bir çalışmadan sonra, 2022'nin sonlarında NIF'deki araştırmacılar bir atılım yaptı.
Bilim adamları ilk kontrollü füzyon deneyini, reaksiyondan daha fazla enerji üretmek için, onu ateşleyen lazerlerin sağladığı enerjiden daha fazla enerji üretmek için yaptılar.
Dünyanın dört bir yanındaki fizikçiler bu atılıma hayret ederken, NIF'deki bilim adamlarını beklenenden çok daha uzun sürmüştü.
Bay Galloway'in dediğine göre, enerjileri aç kalmış.
Daha fazla aperatife ihtiyaç duydukları anlamına gelmez, bunun yerine NIF lazeri sadece yakıt peletini tutuşturacak kadar güçlüydü.
Bay Galloway ve Bay Valys, daha güçlü lazerlerin, elektrik şebekesine elektrik sağlayabilen çalışan bir füzyon reaksiyonu inşa etmeyi mümkün kılacağını düşünüyor.
Bunu yapmak için Denver merkezli Xcimer'i kurdular.
NIF, iki megajoule enerji pompalayabilen bir lazerle yetinmek zorunda kaldı.
Bay Galloway ve Bay Valys, 20 megajoule kadar enerji sağlayabilen lazerlerle deney yapmayı planlıyorlar.
Bay Galloway, 10 ila 12 [megajoules]'in ticari bir elektrik santrali için tatlı bir yer olduğunu düşünüyoruz.
Böyle bir lazer ışını güçlü bir yumrukla yakıt kapsülüne çarpar.
Bu, 40 tonluk eklemli bir kamyonun enerjisini 60mph'de seyahat etmek ve saniyenin birkaç milyarda biri için santimetre büyüklüğündeki kapsüle odaklanmak gibi bir şey olurdu.
Daha güçlü lazerler, Xcimer'in NIF'den daha büyük ve daha basit yakıt kapsülleri kullanmasına izin verecek ve bu da onları mükemmelleştirmeyi zorlaştırdı.
Xcimer, çalışan bir füzyon reaktörü inşa etmeye çalışan dünyanın dört bir yanındaki düzinelerce diğer kuruluşa katılıyor.
İki ana yaklaşım vardır.
Lazerlerle bir yakıt peletini parçalamak atalet hapsi füzyonu kategorisine girer.
Manyetik hapsi füzyonu olarak bilinen diğer yol, plazma adı verilen yanan bir atom bulutunu yakalamak için güçlü mıknatıslar kullanır.
Her iki yaklaşımın da üstesinden gelinmesi gereken korkutucu mühendislik zorlukları vardır.
Özellikle, füzyon sırasında üretilen ısıyı nasıl çıkarırsınız, böylece elektrik yapmak için bir türbin sürmek gibi yararlı bir şey yapabilirsiniz?
Sanırım kuşkuculuğum, füzyon tepkisini sürdürürken enerjiyi dışarı çıkarma sürecini nasıl yönettiğinize dair ikna edici bir kavramsal şema bile görmedim, diyor Avustralya'daki Griffith Üniversitesi'nden Prof Ian Lowe.
Uzun kariyerini enerji araştırma ve politikasında çalışarak geçirdi.
Prof Lowe füzyon teknolojisinin gelişimini desteklerken, çalışan bir füzyon reaktörünün CO2 emisyonlarını düşürmeye ve iklim değişikliğiyle mücadele etmeye yardımcı olacak kadar hızlı gelmeyeceğini savunuyor.
Benim endişem, en iyimser görüş bile 2050 yılına kadar ticari füzyon reaktörlerine sahip olmanın şanslı olduğudur.
Ve çok daha önce, eğer gezegeni eritmeyeceksek, enerji arzını karbonsuzlaştırmamız gerektiğini söylüyor.
Diğer bir zorluk, füzyon reaksiyonunun çeliği bozacak yüksek enerji parçacıkları veya reaktör çekirdeğini hatlayan başka herhangi bir malzeme üretmesidir.
Füzyon endüstrisindekiler mühendislik zorluklarını inkar etmezler, ancak üstesinden gelinebileceğini hissederler.
Xcimer, ısıyı emmek için füzyon reaksiyonu etrafında akan erimiş tuz şelalesini kullanmayı planlıyor.
Kurucular, bu akışı devam ettirirken lazerleri ateşleyebileceklerinden ve yakıt kapsüllerini (her iki saniyede bir) değiştirebileceklerinden eminler.
Erimiş tuz akışı da reaktöre potansiyel olarak zarar verebilecek yüksek enerji parçacıklarını emecek kadar kalın olacaktır.
Sadece her iki taraftan gelen nispeten küçük iki lazer ışınımız var [yakıt peletinin].
Yani sadece bu ışınlar için yeterince büyük bir akış boşluğuna ihtiyacınız var ve bu yüzden tüm akışı kapatmak ve açmak zorunda değilsiniz, diyor Bay Valys.
Ama böyle bir sistemi ne kadar çabuk çalıştırabilirler?
Xcimer, yakıt peletlerini hedef alabilecekleri bir hedef oda inşa etmeden önce lazerlerle iki yıl boyunca deneme yapmayı planlıyor.
Son aşama, 2030'ların ortalarında elektrik şebekesine takılacağını umdukları çalışma reaktörü olacaktı.
Xcimer, çalışmalarının ilk aşamasını finanse etmek için 100 milyon dolar ( 77 milyon) topladı.
Para Denver'da bir tesis ve prototip lazer sistemi inşa etmek için kullanılacak.
Çalışan bir reaktör inşa etmek için yüz milyonlarca dolara daha ihtiyaç duyulacak.
Ancak Xcimer'in kurucuları ve diğer füzyon start-up'ları için ucuz, karbonsuz elektrik olasılığı karşı konulamaz.
Biliyorsunuz, insanlığın ilerlemesi için mümkün olanın yörüngesini değiştirecek, diyor Bay Valys.