ABD’nin New Mexico eyaleti Al-buquerque kenti yakınlarında çölde düz çatılı, gösterişsiz bir binadaki ma-kine, uzun süredir birbirine karşıt soru-lara yanıt aramaktaydı: İnsanlık nasıl yok edilebilir, ya da nasıl rahat ve mut-lu kılınabilir? Enerji Bakanlığı’nın Sandia Ulusal Laboratuvarları’ndaki görkemli makine, Dünya’nın en güçlü X-ışın kaynağı. Amacı, ABD’nin ter-monükleer silah stoklarının nasıl sava-şa hazır tutulabileceğini belirlemek ve daha gelişkin silah tasarımlarına yar-dımcı olmak. Araç, aynı zamanda in-sanlığı sınırsız ve ucuz bir enerji kay-nağına kavuşturmanın yollarını da arı-yor: Yapmaya çalıştığı, yıldızları taklit etmek. Onlar gibi, merkezinde sıcak atomları birleştirip enerji sağlamak.
Şimdilerdeyse Z Makinesi yete-neklerini gökbilimin hizmetine sun-muş bulunuyor. Kara delik ya da nötron yıldızı "kılığına" girip, Chandra X-Işını uydusunun sağladığı verilerin yorum-lanmasında bilim adamlarına yardımcı oluyor. Livermore Ulusal Laboratuvarı fizikçilerinden Mark Foord’a göre so-nuçlar, kara delikler ve nötron yıldızla-rı gibi maddenin son derece sıkışık ko-numları konusundaki bilgilerimizi de-rinleştireceği gibi, Evren’in gelişimi ve sonu konusundaki araştırmalara da ışık tutacak. Gene de kimlik bunalımındaki makine, insanlığın iyiliği ya da kötülü-ğü konusunda net bir seçim yapamıyor: Sandia fizikçilerinden Jim Bailey, bu çalışmayla ilgili olarak geliştirilecek yöntemlerin, yeni silahlar üretiminde kullanılabileceğini de vurguluyor!…
Gökbilimcileri Z Makinesi’ne baş-vurmaya iten neden, Evren’de çokça bulunan maddeler arasında en
karma-şıklarından biri olan demir. Chandra teleskopunun gönderdiği görüntüler içinde demirin imzasını çok farklı bi-çimlerde yorumlamak olanaklı. Bu du-rumda gökbilimciler kendilerini, usta aşçının yemek tariflerini, eyleme ken-dileri katılmadan boş mutfaklarda te-levizyon başında izlemeye çalışan ace-mi yamaklara benzetiyorlar. Yakından gözleyemedikleri süreçler için ancak bazı varsayımlarda bulunabiliyorlar.
Sonunda Chandra görüntülerini in-celeyen beş ayrı ekipte görevli araştır-macılar, Z-Makinesi’nin de, kara delik ya da nötron yıldızlarından gelenler gi-bi güçlü X-ışınları yayımlayagi-bildiğini hatırlamışlar ve Sandia yetkililerine başvurmuşlar. Böylelikle maddenin uç yoğunluklarda bulunduğu bu gökci-simleri konusundaki kuramlarını de-neylerle sımama olanağına kavuşuyor-lar. Gökbilimciler, örneğin nötron yıl-dızındaki yoğunluğun demir üzerinde-ki etüzerinde-kisiyle ilgili kuramsal hesaplarını bilgisayarlara yüklüyorlar ve bunlar da Chandra’dan gelen sinyalleri bu kod-lara göre yorumluyorlar. Sandia’daki deneylerin sonunda bu kodların kök-ten değiştirilmesi gerekebilir.
Deneyler için 1 cm2 alanında ve
birkaç yüz angstrom kalınlığında de-mir parçacıkları, makinenin merkezin-deki Z-sıkıştırma ekseni yakınlarına yerleştirilecek. Z-ekseni, manyetik alanın simetri ekseni anlamına geliyor ve güçlü manyetik alanlarla reaktör duvarına değmeden boşlukta tutulan sıcak iyonlaşmış gaz (plazma) bu ek-sen boyunca sıkışıyor. Z-sıkıştırması, enerjisini iyonları (elektronların bazı-larının ya da tümünün çekirdek çevre-sindeki yörüngelerinden kurtulmuş
atomlar) ışık hızının büyükçe kesirle-rine eşit hızlarla çarpıştırarak üretiyor. Eksen yakınına yerleştirilen küçük demir plakalar, reaksiyon sonunda 1 milyon derecenin üzerinde sıcaklıkla-ra maruz kalıyor. Saniyenin birkaç mil-yarda biri kadar süren bu sıcaklık, me-tali de iyonize ediyor.
Deney ekibinden Foord, demirin binlerce tayf çizgisi bulunduğunu be-lirterek, "bu çizgilerin yerlerini biliyo-ruz; ama bunların şiddeti, nötron yıldı-zının iyonlaştırıcı sıcaklığında hangi elektronların, hangi sayılarda yörünge-lerinden koptuğuna bağlı olarak deği-şiyor" diyor. Bu göreli ışınım şiddetleri için varsayımlara dayanılarak yapılan hesaplar kesin olmuyor. Bu durumda da gökbilimciler, öteki yıldız sistemle-rinde demirin ne ölçüde iyonize oldu-ğu, ya da olması gerektiği konusunda sağlıklı öngörülerde bulunamıyorlar. Foord, "Eğer gerçek değerleri labora-tuvarda belirleyebilirsek, yıldızlardan sağlanan verileri daha kolaylıkla yo-rumlayabiliriz" diyor.
Z Makinesi’nde Ekim ayında yapı-lan iki deneyden olumlu sonuçlar alın-mış. Değerlendirmelerin tamamlan-masından sonra birkaç ay içinde yeni deneylerin başlayacağı araştırmacılarca vurgulanıyor.
Füzyon Enerjisi İçin
Umut Işığı
Bu arada Sandia araştırmacıları, termonükleer enerjinin (füzyon) barış-çı amaçlarla kullanılması çabalarına sekte vuran bir teknolojik darboğazın aşılmasını sağlayabilecek bir yöntem
76 Bilim ve Teknik
Füzyon
Makinesiyle
Gökbilim
önerdiler. Yöntem, üretilen enerjiyi aktaracak iletim hatlarının korunması-nı sağlayacak.
Füzyon enerjisi, atomların yüksek basınç ve sıcaklıklar altında birleşerek bir başka elemente dönüşmesiyle sağ-lanan enerji. Sıcaklığı bir milyon dere-ceyi aşan merkezlerinde hidrojen atomlarını birleştirip helyuma çeviren yıldızların yaptığı bu. Aynı işi gerçek-leştirip ucuz, temiz ve sınırsız bir enerji kaynağına kavuşmak da, on yıl-lardır insanlığın düşü. Ancak araştır-macılar, şimdiye değin bu işi ancak çok kısa sürelerde, termonükleer bomba denemelerinde gerçekleştire-bildiler. Oysa, düzenli bir enerji elde edebilmek için ağır hidrojen izotopla-rının, kontrollü bir biçimde ve sürekli olarak birleşmeleri gerekiyor. İşte San-dia araştırmacılarının gerçekleştirme-ye çalıştıkları da bu. Ancak Z Makine-si güçlü olduğu kadar da pahalı. ABD hükümeti, bu makineyi, daha çok si-lah araştırmaları için kullanıyor. Maki-neyle yapılan, tek bir füzyon tepkime-si sağlayıp elde edilen verileri incele-mek. Bu yolla, yeraltında yapılacak nükleer denemelere gerek kalmıyor. Oysa makinenin enerji üretiminde
kullanılabilmesi için, her birkaç sani-yede bir, ağır hidrojen izotopları döter-yum ve tritdöter-yum karışımından oluşan, bezelye tanesi büyüklüğünde bir yakıt topunun "içe doğru patlatılması" (çö-kertilmesi) gerekiyor. Birbirini izleye-cek bu seri patlamalar, bir otomobil motorunun çalışmasına benzetilebilir. Farkı, kimyasal olarak etkileşen sıkış-tırılmış benzin ve hava yerine, hidro-jen izotoplarının birleşmesi. Ancak so-run şu: Tasarlanan termonükeer patla-ma, yalnızca hedefi yani, yakıt topunu yok etmeyecek. Bu yakıt topu, zaten birkaç saniyede bir yenilenecek. So-run, hedefe bağlanan enerji iletim hat-larının iki metrelik bölümlerinin de patlamayla yok olacağının hesaplan-ması. Bu da Z Makinesi’nin bir enerji kaynağı olarak kullanılmasını olanak-sız kılıyor. Çünkü, işe yarayacak füz-yon enerjisinin kesintisiz olarak üretil-mesi gerekli. Sandia araştırmacılarının, uzun süre aşılamaz gibi görünen soru-na buldukları çözüm şu: Yenilenebilen enerji iletim hatları. Bunun için öneri-len malzeme de lityum, ya da "flibe" diye adlandırılan florin, lityum, beril-yum karışımı. Bu malzeme, ısı deği-ştirgeci işlevi görmenin yanı sıra
nöt-ron akımını da yavaşlatacak. Enerji ile-tim hatları, Noel ağacı süsleri gibi içi boş kürecikler biçiminde hazırlanmış bu kalkanların içine yerleştirilecek.
Önerilen düzenek şöyle çalışacak: İletim birimleri, teker teker tepkime odasına girecek biçimde bir kasnağın üzerine dizilecek. Odadaki her "ateş-leme" ya da tepkimeden sonra, sıvıla-şan lityum ya da flibe oda dışına atıla-cak ve ısısıyla elektrik jeneratörlerini çalıştıracak. Tepkime için gerekli hid-rojen izotopu trityum, bu erimiş talden elde edilecek. Kullanılmış me-tal daha sonra kalıplara konarak yeni enerji hatları ve "Noel süslerine" dö-nüştürülecek.
Eğer gerçekleştirilebilirse, kont-rollü füzyon yalnızca Dünya’nın ener-ji sorununu çözmekle kalmayacak. Araştırmacılar, füzyon enerjisinin olası müşterileri arasında uzay araçlarını, hatta gelecekteki uzay kolonilerini de sayıyorlar. Çünkü yakıt olarak kullanı-lan hidrojen izotopları, uzayda bolca bulunuyor.
Raşit Gürdilek
Kaynaklar
NASA basın bülteni, 11 Kasım 1999
http://www.sandia.gov/media/NewsRel/NR1999/thermo.htm
Aralık 1999 77
