Eğer net-pozitif füzyon enerjisi elde edilecekse bunun için öncelikle yüksek yoğunluğa ulaşmak gerekiyor. Zira ne kadar çok atom çekirdeği birbirine çarparsa, reaksiyon o kadar verimli olmakta. Yaklaşık 40 yıl önce Martin Greenwald, tokamak plazmalarının kararsız hale geldiği bir yoğunluk sınırı tespit etmiş bu, Greenwald limiti olarak adlandırılmıştı. On yıllar boyunca bu sınır, en iyi ihtimalle iki kat aşıldı. Ancak şimdi fizikçiler, Greenwald limitinin 10 katında kararlı olan bir tokamak plazması üretmeyi başararak tarihi bir işe imza attılar. Füzyonda bir eşiğe daha ulaşıldı
Son yıllarda füzyon enerjisinde daha önce hiç olmadığı kadar tarihi gelişmeler yaşanıyor. Wisconsin-Madison Üniversitesi’ndeki fizikçilerin Greenwald limitinin 10 katında kararlı olan bir tokamak plazması üretmeyi başarmış olmaları da bir başka tarihi başarı. Araştırmacılar, Greenwald limitinin çok üzerinde çalışabilen bu olağandışı kabiliyeti keşfetmenin, füzyon üretimini artırmak ve makine hasarını önlemek için önemli olduğuna dikkat çekiyor. 
Bilim insanların başarımı tokamak cihazlar özelinde gerçekleştirildi. Bilmeyenler için, tokamak, plazmayı manyetik alanla hapsederek nükleer füzyon için gerekli koşulları sağlayan halka şeklinde toroidal cihazdır. Bu çörek şeklindeki cihazlar, füzyon için gereken yüksek sıcaklık ve yoğunluğa ulaşmak için gerekli olan plazmayı hapsetmede başarılı oldukları için günümüz füzyon çalışmalarında öncelikli olarak tercih ediliyor. Ancak bu tasarım aynı zamanda plazmada kararsızlıklara da yol açabiliyor: yoğunluğu arttıkça, plazma daha türbülanslı hale geliyor ve plazmanın tüm enerjisini duvara vermesine ve soğumasına neden oluyor. Araştırma ekibi Madison Symmetric Torus ya da MST adında bir tür tokamak cihazını kullandı. Wisconsin Üniversitesi’ne göre, diğer tokamaklardan farklı olarak MST plazmalarını barındıran metal halka kalın ve oldukça iletken, bu da daha kararlı çalışmaya izin veriyor.
Nasıl yaptıklarını kesin olarak bilmiyorlar
Araştırmacılar elde ettikleri sonuçlardan emin olsalar da bu sonucun beklenmedik olduğunu söylüyor. Ekip, MST’nin diğer tokamaklara göre farklı yönlerini belirlemeye çalışıyor. Bilindiği gibi MST, diğerlerinden çok farklı çünkü çoğu tokamaktan daha kalın bir duvara sahip. Ayrıca çoğu tokamak daha düşük dirençli plazmalar üretiyor, bu nedenle çalışmak için bizim yaptığımız gibi bu büyük voltajlara ihtiyaç duymuyorlar. Bununla birlikte araştırma ekibi, sonuçları konusunda da ihtiyatlı davranıyor. Bilim insanları, elde ettikleri sonuçların düşük manyetik alanlı, düşük sıcaklıklı bir plazmada elde edildiğine dikkat çekiyor. Yine bunu yapan ilk kişiler onlar ve araştırmalara devam ederek ölçeği büyütmek istiyorlar.
Greenwald limiti nedir?
Greenwald limiti, spesifik olarak plazma basıncının manyetik alan basıncına oranı ile ilgili bir durum. Adını fizikçi Martin Greenwald’dan alan Greenwald limiti, manyetik olarak hapsedilmiş bir füzyon plazması boyunca sürdürülebilecek maksimum basınç miktarını tanımlayan kritik bir eşiği ifade ediyor. Füzyon reaksiyonunda plazma basıncı, manyetik alan basıncında belirli bir eşiği aştığında tokamak içerisinde plazmanın muhafaza edilmesi ve reaksiyonun ilerletilmesi bozuluyor veya kararsızlıklara sebebiyet veriyor. Ayrıca bu limitin aşılması, tokamak’ın kendisine de büyük zararlar verebilir.
Daha önceki haberlerimizde aktardığımız gibi, tokamak’lar ve stellarator gibi nükleer füzyon reaktörlerinde amaç, füzyon reaksiyonlarının gerçekleşebileceği ve büyük miktarlarda enerji üretilebileceği koşullara ulaşmak ve bu koşulları sürdürebilmektir. Buradaki en önemli zorluklardan biri, füzyon için gerekli olan aşırı sıcak plazmayı kontrol etmek ve sürdürülebilir halde tutmaktır.