Miami Üniversitesi'ndeki bir laboratuvarda, makine mühendisi Giacomo Po, malzeme biliminin sınırlarını zorlayan bir çalışma yürütüyor. Po, odaklanmış bir iyon demeti kullanarak, bir metal alaşımını insan saçından yüzlerce kat daha küçük bir yapıya dönüştürüyor ve ardından güçlü bir taramalı elektron mikroskobu altında, stres ve ısıya nasıl tepki verdiğini inceliyor.
Po, metalin yüksek stres ve sıcaklık altında nasıl davrandığıyla ilgilendiklerini belirtti. Numuneyi değiştirerek deformasyonun farklı aşamalarında neler olduğunu görebileceklerini ifade etti.
Bu hassas nanometre ölçeğindeki çalışmanın amacı laboratuvarın çok ötesine uzanıyor. Po'nun araştırması, Güneş'e güç veren nükleer reaksiyon olan füzyon enerjisinin kilidini açmaya yardımcı olabilir; bu, temiz ve sınırsız enerji için potansiyel bir "oyun değiştirici" olarak görülüyor.
MİLYONLARCA DERECE SICAKLIK
Füzyon reaktörlerini mümkün kılmak için bilim insanlarının on milyonlarca dereceye varan sıcaklıklara dayanabilecek malzemeler tasarlamaları gerekiyor. Bu reaktörlerin içinde metaller sürekli radyasyona, aşırı basınca ve yakıcı ısıya maruz kalıyor.
Dayanıklılığı ve erime noktasıyla bilinen tungsten, şu anda önde gelen bir aday. Ancak, bu aşırı koşullar altında tungstenin bile sınırları var. Araştırmacılar şimdi, bu malzemelerin yerini almak üzere "yüksek entropili alaşımlar" (HEA) adı verilen yeni bir malzeme kategorisine yöneliyor. Po, basın bülteninde bu nedenle yüksek entropili alaşımların incelenmesinde derinlemesine araştırma yaptıklarını açıkladı.
Beş veya daha fazla elementin neredeyse eşit miktarlarda bir araya getirilmesiyle oluşturulan bu alaşımlar, mukavemetleri, korozyon dirençleri ve yüksek sıcaklıklardaki kararlılıklarıyla ünlüdür. Ancak, "ışınlama sürünmesi" olarak bilinen radyasyon stresi altındaki davranışları henüz net değildir.
NE KADAR DAYANACAKLAR?
Po, bu malzemelerin kırılgan hale gelmeden önce bir füzyon reaktöründe ne kadar süre hayatta kalabileceklerini bilmeleri gerektiğini ekledi. Bu soruyu cevaplamak için Po ve doktora öğrencileri, elektron mikroskobunda yüksek sıcaklıkta deformasyon deneyleri ve gelişmiş bilgisayar modellemesini bir arada kullanıyorlar.
Po, bu yöntemin avantajının, deneylerde gözlemlediklerini modeller ve denklemler halinde rasyonelleştirebilmek ve daha sonra modelleri ve deneyleri aynı ölçekte test edebilmek olduğunu açıkladı. Modellerin tutarlı olması durumunda, alaşımların performansı ve bunların nasıl potansiyel olarak iyileştirilebileceği konusunda daha iyi bir anlayışa sahip olacaklarını belirtti.
KÜRESEL YATIRIM ARTIYOR
ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Bilim Vakfı'ndan hibelerle desteklenen Po, çalışmalarının uluslararası çapta büyük bir çabanın parçası olduğunu vurguladı. Füzyon gücüne ulaşmanın sadece bir yönü üzerinde çalıştıklarını, karşılaşılan zorlukların çok sayıda olduğunu ve bu arayışın doğası gereği iş birliğine dayalı olduğunu ifade etti.
ABD, Çin, Japonya, Hindistan, Güney Kore ve Avrupa Birliği'nden ekipler aynı hedefe doğru yarışıyor ve son birkaç yılda füzyon girişimlerine 10 milyar dolardan fazla özel yatırım yapıldı. Kaliforniya'daki Ulusal Ateşleme Tesisi'nde bilim insanlarının ilk kez net enerji kazanımı elde etmesi ve Birleşik Krallık'taki Ortak Avrupa Torusu'nun 69 megajul füzyon enerjisi üretmesi gibi son gelişmeler bu hayali yakınlaştırıyor.
TEMİZ ENERJİ VAADİ
Po, füzyon gücünün kelimenin tam anlamıyla dünyayı değiştirebileceğini söyledi. Füzyonun, atomları parçalayıp radyoaktif atık oluşturan fisyondan farklı olduğunu hatırlatan Po, füzyonun iki hafif atom çekirdeğini birleştirerek muazzam bir temiz enerji açığa çıkardığını açıkladı.
Po, fosil yakıtlara veya rüzgar ya da güneşin öngörülemezliğine dayanmayan, istikrarlı, düşük maliyetli ve bol bir enerji kaynağıyla çalışan bir elektrik şebekesi hayal edilmesini istedi. Okyanus suyunu tuzdan arıtma yeteneği ve maliyeti çok düşük elektrikli araçlar gibi örnekler veren Po, füzyon enerjisinin vaadinin bu olduğunu belirtti.
