General Atomics bünyesinde çalışan fizikçiler, DIII-D Ulusal Füzyon Tesisi'nde helikon akım sürüşü (helicon current drive) adı verilen yöntemi ilk kez deneysel olarak başarıyla gösterdi. 1980'lerde teorik olarak ortaya atılan bu teknik, yüksek frekanslı radyo dalgaları kullanarak plazma içerisinde elektrik akımı oluşturmayı amaçlıyor. Böylece reaktörün çalışması için gereken akımın geleneksel yöntemlere bağımlılığı azaltılabiliyor. Araştırmacılara göre bu yaklaşım, gelecekte füzyon reaktörlerinin kesintisiz çalışabilmesine katkı sağlayabilir.

Füzyon reaktörlerinde kesintisiz çalışma sorunu

Solenoid, çalışma prensibi bakımından bir transformatöre benziyor. Plazma içerisindeki elektrik akımını oluşturmak için kullanılan bu sistemin en önemli sorunu ise yeniden ayarlanmaya ihtiyaç duyması. Bu işlem sırasında plazma akımının kesilmesi ve reaktörün durdurulması gerekiyor.

Ancak ticari füzyon santrallerinin yalnızca birkaç dakika çalışması yeterli değil. Araştırmacılara göre bu tesislerin ekonomik açıdan uygulanabilir olması için kararlı durumadı verilen, plazmanın sürekli olarak kontrol altında tutulduğu bir çalışma düzenine ulaşılması gerekiyor. Bu nedenle bilim insanları, solenoid kullanmadan plazma akımı oluşturabilen endüktif olmayan yöntemler üzerinde çalışıyor.

Helikon akım sürüşü de bu yöntemlerden biri. General Atomics araştırmacısı Bob Pinsker'ın açıklamasına göre bu teknoloji, füzyon enerjisi için tamamen farklı bir reaktör tasarımı önermiyor. Bunun yerine mevcut tokamak sistemlerinin daha uzun süre çalışmasını sağlayabilecek ek bir teknoloji sunuyor.

1980'lerdeki teknoloji yetersiz kalmıştı

Ayrıca Bkz.Huawei, 336 kWh kapasiteli yeni ev tipi enerji depolama sistemini tanıttı

Benzer yöntemlerle radyo frekanslı dalgalar kullanılarak tokamaklarda elektrik akımı oluşturulması daha önce de gösterilmişti. Ancak mevcut yaklaşımların bazıları plazmanın derin bölgelerine ulaşmakta yetersiz kalabiliyor. Bilim insanları, aynı frekans aralığında çalışan helikon dalgalarının bu sorunun üstesinden gelebileceğini düşündü.

Buna rağmen 1980'lerde gerçekleştirilen deneyler başarılı olmadı. Pinsker'a göre bunun üç temel nedeni vardı. İlk olarak dönemin tokamaklarında bulunan plazmalar, helikon dalgalarını yeterince verimli biçimde soğurabilecek özelliklere sahip değildi. İkinci olarak dalgaları plazmaya aktaran anten teknolojisi yetersizdi. Son olarak araştırmacıların plazma içerisindeki endüktif olmayan akımları tespit edebilecek ölçüm sistemleri yeterince gelişmemişti.

40 yıllık teori doğrulandı

Aradan geçen yıllarda füzyon araştırmalarında kullanılan ekipmanlar ve ölçüm teknikleri önemli ölçüde gelişti. Pinsker ve çalışma arkadaşları, 2014 yılında eski teoriyi yeniden değerlendirmek için hazırlıklara başladı. Yeni deneyler ise 2024 yazında gerçekleştirilmeye başlandı.

Araştırma ekibi, DIII-D tesisinde bulunan ve Comb-line adı verilen özel bir anten kullandı. Bu anten, helikon dalgalarını plazmaya aktarabilecek şekilde tasarlandı. Plazmanın yeterince yüksek sıcaklığa ulaşması da gönderilen dalgaların soğurulmasını mümkün kıldı. Gelişmiş ölçüm teknikleri sayesinde araştırmacılar, deney sırasında plazmada meydana gelen değişimleri ayrıntılı biçimde inceleyebildi.

Deneyler sonucunda araştırmacılar, helikon dalgalarının plazma tarafından soğurulduğunu ve bu süreçte plazmanın ısındığını açıkça tespit etti. Böylece yaklaşık 40 yıl önce ortaya atılan teorinin temel beklentisi deneysel olarak doğrulanmış oldu.

Elde edilen başarı önemli olsa da helikon akım sürüşünün ticari füzyon reaktörlerinde kullanılmaya hazır olduğu anlamına gelmiyor. DIII-D deneysel bir tesis olduğu için gelecekteki ticari reaktörlerde karşılaşılacak koşulları tam olarak taklit edemiyor. Araştırmacılara göre yöntemin asıl potansiyelinin ortaya çıkması için reaktör benzeri koşullarda yeni deneyler yapılması gerekiyor.

Pinsker, sonraki aşamada geliştirilebilecek en önemli noktalardan birinin plazmaya aktarılabilen helikon dalgası gücünü önemli ölçüde artırmak olduğunu belirtiyor. Böylece yöntemin oluşturabileceği elektrik akımının kapasitesi ve verimliliği daha ayrıntılı biçimde incelenebilecek.