Nükleer füzyon, iki hafif atom çekirdeğinin birleşerek, daha ağır bir atom çekirdeği oluşturmasıdır. Tanecikleri bir arada tutan BAĞLANMA ENERJİSİ değişik çekirdeklerde değişik değerler aldığı için, füzyon sırasında dışarı enerjiler salınır.
Önemli füzyon tepkimelerinden biri, en hafif çekirdek olan HİDROJEN atomunun, helyum atomuna dönüşmesidir. Normal olarak hidrojen çekirdeğinde, bir tek proton bulunur; ne var ki, bunun bir ya da iki nötronla birleşmesiyle, çeşitli yan ürünler, yani İZOTOP'lar oluşabilir. Bu ürünlere «döteron» ve «.triton» adları verilir.
Enerji salınımı bakımından en verimli füzyon, döteron ve triton füzyonudur. Tepkime sonunda helyum çekirdeği oluşur ve bir nötron ile 17,6 milyon
elektron voltluk bir enerji açığa çıkar (Bk. TANECİK HIZLANDIRICILARI). Çekirdek kütlelerinin toplamı alınarak, salman enerji miktarı hesaplanabilir: Helyum ve nötronun kütle toplamı, döteron ve tritonun-kinden biraz azdır. Aradaki fark, kütlenin enerjiye dönüşümü sonucu açığa çıkmıştır. Yalnızca çok küçük kütle dönüşümlerinin söz konusu olduğu, sıradan kimyasal tepkimelerle karşılaştırılınca, füzyonda salınan enerjinin korkunç boyutlara ulaştığı söylenebilir. Bir litre su içindeki bütün hidrojen çekirdeklerinin füzyon sürecine girmesi sağlanabilseydi, bunun açığa çıkaracağı enerji, milyonlarca litrelik petrolün yanmasından sağlanacak enerjiden fazla olurdu. Ne var ki, füzyon tepkimelerini oluşturmak oldukça güçtür. Hidrojen çekirdeklerindeki protonlar, artı elektrik yüklüdür. Tıpkı mıknatısın benzer kutupla
rı gibi, bu artı yüklü protonlar da, birbirlerini iterler (itme kuvveti, protonların yaklaştırılmasıyla artar). Füzyon tepkimesini başlatabilmek için, çekirdeklerin, çapı santimetrenin milyon kez milyonda biri kadar olan hacim içine sokulmaları ve elektrik yükünden oluşan itme gücünü aşma amacıyla, birbirlerine doğru çok büyük bir hızla hareket etmeleri gerekir. Füz-yonun gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini belirleyen iki etmen vardır: Çekirdeklerin bir araya geliş yakınlığı (hidrojen yoğunluğu); çekirdeklerin harek'et hızı (sıcaklık). Gerekli sıcaklık, milyonlarca santigrat derece dolayındadır.
Yani sorun, milyonlarca derece sıcaklıkta, yoğun bir hidrojen hacmi yaratmada yatmaktadır. Çeşitli ülkelerdeki araştırma merkezlerinde, denetim altında füzyon tepkimeleri sağlamak için, çeşitli yöntemler uygulanmaktadır. Bunun için, yüksek sıcaklıklarda atomlardan kopup ayrılacak elektron ve çekirdekleri içeren, «plazma» adlı, yoğun ve sıcak hidrojen hacimlerinin elde edilmesi gerekir. Magnetik alanlarla plazma sıkıştırılarak, hem gereken yoğunluk sağlanır, hem de plazma, içinde bulunduğu kabın çeperlerinden uzak tutulur (yoksa kap erir). Başka bir yön-temdeyse, yüksek güçlü lazer ışınıyla, katı döteryum paketleri bombardıman edilir. Ne var ki, elde edilecek füzyon enerjisinin kullanılabilir hale getirilmesi için, daha birçok sorunun çözülmesi gerekmektedir.
Hidrojen bombalarında, kısa süreli patlamalar halinde füzyon tepkimeleri oluşturulmuştur. Bu bombalarda, gerekli sıcaklık ve yoğunluk koşulları, başka patlayıcılar kullanılarak sağlanır. Sonuçta, milyonlarca ton dinamite eşdeğer enerji elde edilir.
Füzyon tepkimesinin insanlarca başlatılmasının oldukça zor olmasına karşılık, doğada bu olay kendi kendine ve sık sık oluşur. Sözgelimi gün ışığı ve sıcaklık, güneşteki ve öteki yıldızlardaki füzyon tepkimelerinin bir sonucudur.
Doğal füzyon tepkimeleri, büyük kütlelerin çekim etkisinden kaynaklanmaktadır. Sözgelimi, güneşin merkezinde çekirdek yoğunluğu, 150 gram/cm"tür, sıcaklık ise 14 milyon C° dolayındadır. Bu koşullar altında bile, çekirdekler arasındaki on milyon kez milyarda bir çarpışmadan, yalnızca biri füzyonla sonuçlanmaktadır. Ama bu bile, güneşteki hidrojeni yavaş yavaş helyuma dönüştürmeye ve dünyadaki yaşam koşullarının yaratılmasına yetmektedir.

Kaynak:4
3.cilt / s.862-863

» Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Fizik » Tanecik fiziği