FÜZYON

Soğuk füzyon (kaynaşma) başarı-sız olduğunda, sınırsız enerji düşleri zihinlerden çabucak çıkartılıp atıldı. Ancak Güneş'te ceryan eden türden "sıcak" füzyonla ilgili çalışmalar hızından kaybetmiş değil. Çok büyük miktarda enerji ışığa çıkartan bir füzyon tepkimesinin ger-çekleşmesi için, gazın ısıtılması ve çe-kirdekler kaynaşana kadar sıkıştırıl-ması gerekir. Kendi kendini sürdüre-bilen bir tepkime için gereken mini-mum sıcaklık olan 60 milyon derece-ye, ilk kez 1978 yılında ulaşılmıştı. Ancak gereken sıcaklığa ulaşmak tüm sorunları çözmüyor. Sıcak iyon-ları sonuçta ortaya çıkan plazmada hapsedebilmek, çok daha hüner iste-yen bir süreç. California'daki Law-rence Livermore Ulusal Laboratuva-rı'ndan Bob Hirschfeld bunu düzenli bir şekilde sıkıştırılması gereken su dolu bir balona benzetiyor ve eğer bu başarılamazsa balonun patlayıve-receğini belirtiyor. Livermore'daki bi-limciler, hedefteki yakıt kapsülünü füzyon noktasına kadar çökertme temeline dayanan lazerle sıkıştırma yöntemi üzerinde yoğunlaşıyorlar.

Bakterilerin atığa olan iştahları, te-miz sudan çok daha fazlasını yarata-bilir! Diğer yan ürünler, arıtma tesis-lerinin bakımı için gerekli gücü sağla-yabilir ve günün birinde otomobilini-zi bile çalıştırabilir! Atık sularda doğal olarak bulunan bakteriler, elektronları açığa çıkartan bir oksidasyon süreci sonucunda or-ganik maddeleri parçalıyorlar. Penns-ylvania Üniversitesi'nden çevre mü-hendisliği profesörü Bruce Logan, bu özellikten hareketle geliştirdiği oksi-jensiz çamura karbon anotlu yakıt hücreleri eklemeyi düşünmüş. Bu dü-şüncenin temelinde, bakterilerin artı kutuplara yapışması prensibi yatıyor. Artı kutuplara yapışan bakteriler atık-taki organik maddeleri çözdükçe, anotlar çıkan elektronları topluyorlar ve bir telle katota doğru akan bir akım üretiyorlar. Logan'a göre insan atık suların-dan 500 miliwatt güç elde etmek mümkün. Besin işleyen tesislerden gelen atık sularsa biyolojik olarak parçalanabilen şekerleri içerdiklerin-den, çok daha fazla verim sağlayabi-lirler: Saf glikoz metrekare başına 1.500 miliwatt'a kadar güç üretebilir. Bu güç üretimine yönelik teknoloji-nin bütünüyle geliştirilmesi başarıldı-ğında, arıtma tesisleri gereksinim duydukları gücün tümünü kendileri sağlar hale gelebilirler. Su ve atık su arıtma tesislerinin ABD'nin tüm ener-jisinin %5'ini tükettiği göz önüne alındığında bu yöntem, elektrik ener-

jisinden oldukça ciddi bir kazanç an-lamına geliyor. Bu teknolojinin hidrojenle çalışan araçların günün birinde yakıtlarını atık su arıtma tesislerinden doldur-malarını sağlayacak kadar ileriye git-mesi de olası görünüyor. Çünkü bak-terilere anottan küçük bir elektrik desteği vererek ve eksi kutuptan ok-sijeni çıkartarak, mikrobik yakıt hüc-relerinin hidrojen üretmesi de sağla-nabilir. Günümüzdeyse hidrojenin büyük kısmı fosil yakıtlardan sağlanı-yor ki, bu hem pahalı, hem de çevre açısından sakınacak bir süreç. Mikrobik yakıt hücreleri beş yıl içinde arıtma tesislerinde kullanılabi-lir. Logan'a göre bunun gerçekleşme-si için gereksinim duyulan tek şey, arıtma tesislerinde varolan reaktöre-leri çıkarmak ve yerlerine kendi ta-sarladıklarını koymak. Ancak elektrik enerjisi üretmek için tasarlanan bu yakıt hücrelerinin, atık suyun temiz-lenmesi konusunda çeşitli yerel yöne-timlerin öngördüğü standartları kar-şılayıp karşılayamayacakları hala be-lirsiz.

BİLİM ve TEKNİK 40 Aralık 2005

Laboratuvar'ın şu anda %80'i bitirilmiş olan Ulusal Ateşleme Tesisi, reaksiyonu tetiklemek İçin 192 adet lazer kullanacak. Tam öl-çekli testlerinse 2009 yılında yapıl-ması düşünülmekte. İkinci bir yaklaşımsa, plazmayı hapsedebilmek için manyetik alanları kullanmak. Bu yöntemde manyetik alanlar iyonları, İngiltere'deki Avru-pa Ortak Torusu'nda (Joint Europe-an Torus-JET) olduğu gibi, simit biçi-mili bir odanın içinde dönmeye zor-luyor, Geçtiğimiz Haziran ayında 30 ülke biraraya gelerek, Fransa'da yer alacak dünyanın en büyük manyetik tutulum reaktörü konusunda işbirli-ği yapmaya karar verdi. Bu reaktö-rün 2016 yılında kullanıma hazır ol-ması bekleniyor. Her iki sistem de çok büyük giri-şimler olmalarına rağmen, tasarı aşa-masından Öteye geçebilmeleri için çok daha fazla teknolojik ilerleme gerekiyor. Yine de soğuk füzyonun aksine sıcak füzyonun dayandığı te-mel fizik prensipleri çok iyi anlaşıl-mış durumda. Carl Sagan'ın bir za-manlar söylediği gibi füzyonun işe yarayacağına inanmak İçin yapmamız gereken tek şey, başımızı kaldırıp yıl-dızlara bakmak.

Nükleer enerji 2004 yılında ABD'nin elektrik enerjisinin beşte bi-rini sağladı. Ancak bu enerji üretimini sağlayan toplam 103 nükleer güç san-trali artık ortalama olarak yirmi yıl-dan daha yaşlı. Üstelik 1973 yılından bu yana hiç yeni bir nükleer termik santral ısmarlanmadı. Bir zamanlar geleceğin gücü olarak gösterilen nük-leer enerji, güvenlik ve uzun dönemli radyoaktif atıklarla İlgili sorunlar ne-deniyle yıllar geçtikçe popülerliğini hızla kaybetmeye başladı. Nükleer enerjinin önündeki engeller bununla da sınırlı değil. Yeni bir nükleer tesis inşa etmenin maliyeti 2 milyar dolar-dan fazla ve bu yatırımın geri dönme-si onlarca yıl sürüyor. Santrallerin in-şasının mahkemelerde açılan davalarla uzaması olasılığı gerekli finansmanın bulunmasını daha da güçleştiriyor. Bazı mühendislere göre, günü-müzde bir nükleer santral yapmak için gereken kurulum maliyeti 1970'lerdekine göre %25 oranında daha az. 1997-2001 yılları arasında ABD Enerji Bakanlığı müsteşarlığı yapmış olan MIT fizik profesörü Er-nest Moniz, bu kişilerin söz ettikleri

türden bir nükleer santral örneğini gerçekten yaparak bu iddialarını he-nüz kanıtlayamadıklarına dikkat çeki-yor. Ayrıca emisyonların gerçek mali-yetleri bir karbon vergisiyle düzeltil-medikçe varolan termik santrallerin ürettiği elektriğin maliyeti, fosil yakıt kullanan santrallerin ürettiği elektri-ğinkinden daha yüksek. Gündemde olan iki yeni teknoloji bu konudaki sorunların çözülmesine yardımcı olabilir. "Çakıl yatağı" mo-düler reaktörler, soğutucu olarak yüksek sıcaklıktaki gazları kullanı-yorlar ve geleneksel nükleer santral-lerden çok daha küçük ölçekte çalışa-biliyorlar. Bu da başlangıç maliyetle-rini düşürmelerini sağlıyor. "Hızlı re-aktörler"se uzun ömürlü radyoaktif atıklarının neredeyse tümünü yakıt olarak yeniden kullanabiliyorlar ve geride yalnızca kısa ömürlü atıklar bı-rakıyorlar. Ancak bu modellerin çalı-şır hale gelebilmesi İçin çok daha faz-la araştırma yapılması gerektiğini vurgulayan Moniz'e göre bu teknolo-jiler başarıya ulaşabilecekse bile, te-mel bir etki yaratabilmeleri için en az 50 yıl daha geçmesi gerekiyor.

Aralık 2005 41 BİLİM ve TEKNİK

									bakalarla uyum gösterebilme yetene­ğinde. Kippelen'e göre malzemelerin bu özelliği onları potansiyel olarak gazetelerin basıldığı gibi ofset tekni­ğiyle basılabilir hale getiriyor. Malze­meler hafif ve esnek olacaklarından (filmin kalınlığı yalnızca 50 nanomet­re), cep telefonları ya da mp3 çalarlar gibi kişisel elektronik cihazlara güç sağlayacak şekilde bir çadırın ya da giysinin üzeri gibi yüzeylere yerleşti­rilebilirler. Geleneksel silikon hücre teknolo­jisi günümüzde oldukça İyi anlaşıl­mış düzeydeyse de, organik hücrele­ri kullanma teknolojisi daha başlan­gıç aşamasında. Silikon güneş hücre­lerinin verim oranı yaklaşık %15 dü­zeyindeyken, varolan organik güneş hücreleri %3 - %5 düzeyinde verimli­liklere erişiyor. Ama organik hücrele­rin plastik tabanlı olarak seri üretimi gerçekleştirilebilirse, çevremizde gördüğümüz tüm yüzey türleri gü­neş toplayıcılarına dönüştürülebilir. Mağazaların önündeki tentelerin, yollardaki tüm otomobillerin yüzey­lerinin ya da sokağmızdaki evlerin hepsinin çatılarının güneşin gücünü topladığını hayal edin!
		Organik molekül tabanlı güneş hücreleri çok İnce ve bir o kadar da hafif! Gelecekte bu hücreleri montu-muzun koluna takarak üzerimizde taşıdığımız cep telefonumuza ya da mp3 çalarımıza güç sağlayabiliriz. Organik güneş hücrelerinin çalış-ma mantığı, geleneksel silikon hücre-lerinkiyle aynı. Işık bu hücrelerin her ikisine de çarptığında fotonlar yarı İletken bir malzeme tarafından emili-yor. Fotonların enerjisi durgun hal-deki elektronların uyarılmasını ve böylece hücrenin kenarına doğru ha-reket etmelerini sağlıyor. Bu elek-tronlar kenarda bir metalle temasa geçiyor. İletken görevi yapan bu me-tal genellikle bakır oluyor. Bu ilet-ken, akımı istenilen yere, yeniden doldurulabilir bir pile ya da bir moto-ra iletiyor. Ancak bu iki tip güneş hücresi ken-dilerini oluşturan bileşenler bakımın-dan bütünüyle farklı. Silikon hücrele-ri bakır alaşım, galyum ve silikon gibi inorganik bileşenlere dayanırken, or-ganik güneş hücreleri temel olarak karbon, hidrojen ve oksijen molekül-lerinden oluşuyor. Georgia Teknoloji Enstitüsü Organik Fotonik ve Elek-tronik Merkezi'nden profesör Ber-nard Kippelen, pentasen denen kristal halde bir organik tabakayla, küresel bir kafes biçiminde karbon molekülü olan C60'ı birleştirdi. Eşleştirilen bu malzemeler, 1 santimetrekarelik hüc-re içinde 3 miliwattlık güç üretmeyi başardı. İki-üç yıl içinde organik gü-				neş hücrelerinin "radyo frekansıyla ta-nımlama (RFID) etiketlen gibisinden düşük düzeyde enerji gerektiren sis-temlere uygulanabileceği düşünülü-yor. Bunların dizüstü bilgisayarları ya da cep telefonlarını çalıştırmasınaysa daha 5-10 yıl var. Bu düzeyde güç üretebilen orga-nik malzemeler ayrıca plastik alt ta-
		BİLİM ve TEKNİK 42 Aralık 2005