Joint European Torus’ta yapılan deneyler, manyetik olarak sınırlandırılmış bir plazmadaki füzyon reaksiyon hızını değerlendirmek için gama ışınlarının kullanılmasının uygulanabilirliğini gösteriyor.
Yanan plazmayı manyetik alanlarla sınırlayan çoğu tokamak ve diğer füzyon reaktörleri, eşit miktarda döteryum (hidrojen-2) ve trityum (hidrojen-3) karışımıyla en iyi şekilde çalışır. İki hidrojen izotopu birleştiğinde, ortaya çıkan helyum-5 çekirdeği helyum-4’e ve serbest bir 14-MeV enerjilik nötrona bozunur. Reaktörün birincil hasat edilebilir enerji kaynağı olmasının yanı sıra, enerjik nötronlar aynı zamanda füzyon oranı ve dolayısıyla reaktörün güç çıkışı için bir sayaç görevi görür. Yapılan çalışmada iki çok uluslu araştırmacı ekibi daha nadir görülen ikincil bir bozunmada salınan gama ışınlarının doğru ve alternatif birer sayaç sağlayabileceğini gösteriyor. Bazı üyeleri ortak olan ekipler deneylerini, tokamakın 2021’de bir dizi test çalışmasından geçtiği Birleşik Krallık’taki Joint European Torus’ta gerçekleştirdi.
Ana füzyon reaksiyonunda üretilen enerjik nötronların sayımı basit görünebilir, ancak pratik komplikasyonlarla doludur. Diğer süreçler de nötron üreterek yüksek arka plan oranlarına neden olur ve bunların reaktör odasından harici bir dedektöre taşınması karmaşık bir modelleme ve zaman alıcı bir kalibrasyon gerektirir. Sadece nadir bozunumlarda üretilen gama ışınlarının tespit edilmesi ve modellenmesi daha kolay.
Bu nadir bozunmada, uyarılmış helyum-5 çekirdeklerinin 16 ila 14 MeV arasında enerjilere sahip gama ışınları üreterek enerji açığa çıkardığı öngörülmektedir. Ekiplerden biri, bu enerji aralığındaki gama ışını spektrumlarını ilk kez analiz ederek, öngörülen nadir bozunmanın gerçekleştiğini doğruladı ve iki gama ışınının göreceli verimlerini tahmin etti. Bu gama ışını emisyonundan füzyon oranını hesaplamak için öncelikle gama ve nötron üreten bozunumların göreceli sıklığı olan dallanma oranını belirlemek gerekmekte. Diğer ekip, kaydedilen gama ışını spektrumunu entegre ederek, 14-MeV nötron akışını hesaplamakla birlikte dedektöre ve dedektörden gama taşınmasını simüle ederek oranın değerini hesapladı.
Ekipler, şu anda yapım aşamasında olan ITER ve 2025 yılında faaliyete geçmesi planlanan SPARC gibi yaklaşan füzyon reaktörlerinin gücünü değerlendirmek için kullanışlı bir araç olarak gamaların rutin kullanımının habercisi olan küçük bir gama ışını dedektörü kullandı.
Füzyon Enerjisinde Kırılan Rekor ile ilgili yazımıza bu bağlantı aracılığıyla ulaşabilirsiniz.
Haberin kaynağı: physics.aps.org/articles/v17/s59
Derleyen: Erdem Gözay
