Fusion Power: Nükleer füzyon reaksiyonlarından ısı kullanarak elektrik üretmek

By Fouad Sabry

Füzyon Gücü Nedir?

Füzyon gücü, son yıllarda nükleer füzyon süreçlerinde üretilen ısıyı kullanarak elektrik üretecek şekilde önerilen bir güç üretimi türüdür. Nükleer füzyon işlemi sırasında, daha hafif iki atom çekirdeği birleşerek daha ağır bir atom çekirdeği oluşturur ve bu da enerjinin serbest kalmasına neden olur. Füzyon reaktörleri, füzyon reaksiyonlarından enerji çıkarmak için üretilmiş makinelerdir.

Nasıl Yararlanacaksınız

(I) Aşağıdakilerle ilgili içgörüler ve doğrulamalar konular:

Bölüm 1: Füzyon gücü

Bölüm 2: Nükleer füzyon

Bölüm 3: Tokamak

Bölüm 4: Termonükleer füzyon

Bölüm 5: Füzyon roketi

Bölüm 6: Ataletsel sınırlandırma füzyonu

Bölüm 7: Nükleer füzyon zaman çizelgesi

Bölüm 8: ITER

Bölüm 9: Tokamak Füzyon Test Reaktörü

Bölüm 10: Anötronik füzyon

Bölüm 11: Füzyon enerjisi kazanç faktörü

Bölüm 12: Manyetik sınırlandırma füzyonu

Bölüm 13: DEMOnstration Santrali

Bölüm 14: Ataletsel füzyon santrali

Bölüm 15: Mıknatıslanmış hedef füzyonu

Bölüm 16: Nükleer füzyon-fisyon hibriti

Bölüm 17: Mıknatıslanmış Liner Ataletsel Füzyon

Bölüm 18: Plazmaya bakan malzeme

Bölüm 19: Lazer Ataletsel Füzyon Enerjisi

Bölüm 20: Çin Füzyon Mühendisliği Te st Reaktör

Bölüm 21: Nükleer füzyon tarihi

(II) Füzyon gücüyle ilgili en çok sorulan soruları yanıtlamak.

(III) füzyon gücünün birçok alanda kullanımı.

(IV) Füzyon gücü teknolojilerini 360 derece tam olarak anlamak için her sektörde 266 gelişmekte olan teknolojiyi kısaca açıklamak için 17 ek.

Bu Kitap Kimler İçin

Profesyoneller, lisans ve lisansüstü öğrenciler, meraklılar, hobiler ve herhangi bir füzyon gücü için temel bilgi veya bilgilerin ötesine geçmek isteyenler.

• Language: Türkçe
• Publisher: Bir Milyar Bilgili [Turkish]
• Release date: Nov 10, 2022

Book preview

Telif hakkı

Fusion Power Telif Hakkı © 2022 Fouad Sabry tarafından. Tüm Hakları Saklıdır.

Tüm hakları saklıdır. Bu kitabın hiçbir bölümü, yazarın yazılı izni olmaksızın, herhangi bir biçimde veya bilgi depolama ve alma sistemleri de dahil olmak üzere herhangi bir elektronik veya mekanik yolla çoğaltılamaz. Bunun tek istisnası, bir incelemede kısa alıntılar yapabilen bir hakem tarafından yapılır.

Fouad Sabry tarafından tasarlanan kapak.

Bu kitap bir kurgu eseridir. İsimler, karakterler, yerler ve olaylar ya yazarın hayal gücünün ürünleridir ya da kurgusal olarak kullanılır. Gerçek kişilere, yaşayan veya ölülere, olaylara veya mekanlara herhangi bir benzerlik tamamen tesadüfidir.

Bonus

[e-mail] adresine Füzyon Gücü: Nükleer füzyon reaksiyonlarından ısı kullanarak elektrik üretmek konu satırını içeren bir e-posta gönderebilirsiniz ve bu kitabın ilk birkaç bölümünü içeren bir e-posta alacaksınız.

Fouad Sabry

1BK web sitesini ziyaret edin

www.1BKOfficial.org

Önsöz

Bu kitabı neden yazdım?

Bu kitabı yazma hikayesi 1989 yılında İleri Düzey Öğrenciler Ortaokulu'nda öğrenciyken başladı.

Şu anda birçok gelişmiş ülkede mevcut olan STEM (Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) Okulları gibidir.

STEM, öğrencileri dört özel disiplinde (bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik) disiplinlerarası ve uygulamalı bir yaklaşımla eğitme fikrine dayanan bir müfredattır. Bu terim genellikle okullarda bir eğitim politikasını veya müfredat seçimini ele almak için kullanılır. İşgücünün gelişimi, ulusal güvenlik endişeleri ve göç politikası üzerinde etkileri vardır.

Kütüphanede, her öğrencinin herhangi bir kitabı seçmekte ve 1 saat boyunca okumakta özgür olduğu haftalık bir ders vardı. Sınıfın amacı, öğrencileri eğitim müfredatı dışındaki konuları okumaya teşvik etmektir.

Kütüphanede, raflardaki kitaplara bakarken, 5 bölümden oluşan toplam 5.000 sayfalık devasa kitaplar fark ettim. Kitapların adı Teknoloji Ansiklopedisi, etrafımızdaki her şeyi tarif eden,yarı iletkenlere mutlak sıfır, o zamanlar hemen hemen her teknoloji, renkli illüstrasyonlar ve basit kelimelerle anlatıldı. Ansiklopediyi okumaya başladım ve tabii ki haftalık 1 saatlik derste bitiremedim.

Bu yüzden babamı ansiklopediyi satın almaya ikna ettim. Babam hayatımın başında benim için tüm teknoloji araçlarını, ilk bilgisayarı ve ilk teknoloji ansiklopedisini satın aldı ve her ikisinin de kendim ve kariyerim üzerinde büyük etkisi oldu.

Tüm ansiklopediyi bu yılın aynı yaz tatilinde bitirdim ve sonra evrenin nasıl çalıştığını ve bu bilgiyi günlük sorunlara nasıl uygulayacağımı görmeye başladım.

Teknolojiye olan tutkum 30 yıldan daha uzun bir süre önce başladı ve hala yolculuk devam ediyor.

Bu kitap, okuyuculara lisedeyken yaşadığım aynı şaşırtıcı deneyimi verme girişimim olan Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi nin bir parçası, ancak 20. yüzyıl teknolojileri yerine, 21.  yüzyılın gelişmekte olan teknolojileri, uygulamaları ve endüstri çözümleriyle daha çok ilgileniyorum.

Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi 365 kitaptan oluşacak, her kitap tek bir gelişen teknolojiye odaklanacak. Gelişmekte olan teknolojilerin listesini ve endüstriye göre kategorize edilmelerini kitabın sonundaki Çok Yakında bölümünde okuyabilirsiniz.

365 kitap, okuyuculara bir yıllık süre içinde her gün gelişen tek bir teknoloji hakkındaki bilgilerini artırma şansı veriyor.

Giriş

Bu kitabı nasıl yazdım?

Yükselen Teknolojiler Ansiklopedisinin her kitabında, insanların zihinlerinden anında, ham arama içgörüleri elde etmeye çalışıyorum, ortaya çıkan teknoloji hakkındaki sorularını cevaplamaya çalışıyorum.

Her gün 3 milyar Google araması var ve bunların% 20'si daha önce hiç görülmedi. İnsanların düşüncelerine doğrudan bir çizgi gibidirler.

Bazen bu 'Kağıt sıkışmasını nasıl gideririm' şeklindedir. Diğer zamanlarda, yalnızca Google ile paylaşmaya cesaret edebilecekleri can sıkıcı korkular ve gizli özlemlerdir.

Fusion Power hakkında kullanılmayan bir altın maden içerik fikrini keşfetme arayışımda, Google gibi arama motorlarından otomatik tamamlama verilerini dinlemek için birçok araç kullanıyorum, ardından her yararlı ifadeyi ve soruyu hızla kranklıyorum, insanlar Füzyon Gücü anahtar kelimesi etrafında soruyorlar.

İnsanların içgörüsü olan bir altın madeni, taze, ultra yararlı içerik, ürün ve hizmetler oluşturmak için kullanabilirim. Sizin gibi nazik insanlar gerçekten istiyor.

İnsan aramaları, insan ruhunda şimdiye kadar toplanan en önemli veri kümesidir. Bu nedenle, bu kitap canlı bir üründür ve tıpkı sizin ve benim gibi, bu yeni ortaya çıkan teknolojiyi merak eden ve bu konuda daha fazla bilgi edinmek isteyen insanlar tarafından sorulan Füzyon Gücü ile ilgili yeni sorular için giderek daha fazla cevapla sürekli güncellenmektedir.

Bu kitabı yazmanın yaklaşımı, insanların Füzyon Gücü etrafında nasıl arama yaptıklarını, kafamın tepesinden düşünmeyeceğim soruları ve sorguları ortaya çıkardıklarını ve bu soruları süper kolay ve sindirilebilir kelimelerle cevapladıklarını daha derin bir anlayış seviyesine getirmek ve kitapta basit bir şekilde gezinmektir.

Bu yüzden, bu kitabı yazmaya gelince, mümkün olduğunca optimize edilmiş ve hedeflenmiş olmasını sağladım. Bu kitabın amacı, insanların Füzyon Gücü hakkındaki bilgilerini daha iyi anlamalarına ve büyütmelerine yardımcı olmaktır. İnsanların sorularını mümkün olduğunca yakından cevaplamaya ve çok daha fazlasını göstermeye çalışıyorum.

İnsanların sahip olduğu soruları ve sorunları keşfetmenin ve onlara doğrudan cevap vermenin ve kitabın içeriğine içgörü, onaylama ve yaratıcılık eklemenin harika ve güzel bir yoludur - hatta sahalar ve teklifler. Kitap, başka türlü ulaşamayacağım zengin, daha az kalabalık ve bazen şaşırtıcı araştırma taleplerini ortaya çıkarıyor. Hiç şüphe yok ki, bu yaklaşımı kullanarak kitabı okuduktan sonra, potansiyel okuyucuların zihinlerinin bilgisini arttırması beklenmektedir.

Bu kitabın içeriğini her zaman taze kılmak için benzersiz bir yaklaşım uyguladım. Bu yaklaşım, arama dinleme araçlarını kullanarak insanların zihinlerini dinlemeye bağlıdır. Bu yaklaşım bana şu konularda yardımcı oldu:

Okuyucularla tam olarak bulundukları yerde tanışın, böylece bir akor vuran ve konuya daha fazla anlayış kazandıran alakalı içerik oluşturabilirim.

Parmağımı sıkıca nabızda tutun, böylece insanlar bu gelişmekte olan teknoloji hakkında yeni yollarla konuştuklarında güncellemeler alabilir ve zaman içindeki eğilimleri izleyebilirim.

İçeriğin alaka düzeyini artıran ve kazanan bir avantaj sağlayan beklenmedik içgörüleri ve gizli nişleri keşfetmek için ortaya çıkan teknoloji hakkında cevaplara ihtiyaç duyan soruların gizli hazinelerini ortaya çıkarın.

Bu kitabı yazmak için yapı taşı aşağıdakileri içerir:

(1) Okuyucuların istediği içerikle ilgili cesaret ve tahminde bulunmak için zaman harcamayı bıraktım, kitap içeriğini insanların ihtiyaç duyduğu şeylerle doldurdum ve spekülasyonlara dayanan sonsuz içerik fikirlerine veda ettim.

(2) İnsanların okumak istedikleri ve bilmek istedikleri şeylere - gerçek zamanlı olarak - ön sıralarda yer almak için sağlam kararlar aldım ve daha az risk aldım ve hangi konuların dahil edileceği ve hangi konuların hariç tutulacağı konusunda cesur kararlar almak için arama verilerini kullandım.

(3) Günlerce ve hatta haftalarca zaman kazanmak için bireysel görüşleri manuel olarak elemek zorunda kalmadan içerik fikirlerini tanımlamak için içerik üretimimi kolaylaştırdım.

İnsanların sadece sorularını cevaplayarak bilgilerini basit bir şekilde artırmalarına yardımcı olmak harikadır.

Bu kitabın yazma yaklaşımının harmanlandığı ve okuyucular tarafından arama motorlarında sorulan önemli soruları izlediği için benzersiz olduğunu düşünüyorum.

Teşekkür

Bir kitap yazmak düşündüğümden daha zor ve hayal edebileceğimden daha ödüllendirici. Bunların hiçbiri prestijli araştırmacılar tarafından tamamlanan çalışmalar olmadan mümkün olmazdı ve halkın bu gelişen teknoloji hakkındaki bilgisini artırma çabalarını kabul etmek isterim.

Özveri

Aydınlanmışlara, olayları farklı gören ve dünyanın daha iyi olmasını isteyenlere göre, statükoya veya mevcut devlete düşkün değiller. Onlarla çok fazla aynı fikirde olmayabilirsiniz ve onlarla daha da fazla tartışabilirsiniz, ancak onları görmezden gelemezsiniz ve onları küçümseyemezsiniz, çünkü her zaman bir şeyleri değiştirirler ... insan ırkını ileriye doğru iterler ve bazıları onları çılgın veya amatör olarak görürken, diğerleri dahi ve yenilikçiler olarak görür, çünkü dünyayı değiştirebileceklerini düşünecek kadar aydınlanmış olanlar, bunu yapan ve insanları aydınlanmaya yönlendirenlerdir.

Epigraf

Füzyon gücü, son yıllarda nükleer füzyon süreçleri tarafından üretilen ısıyı kullanarak elektrik üreteceği öne sürülen bir tür enerji üretimidir. Nükleer füzyon işlemi sırasında, iki hafif atom çekirdeği, daha ağır bir atom çekirdeği üretmek için birleşir ve bu da enerjinin salınmasına neden olur. Füzyon reaktörleri,  füzyon reaksiyonlarından enerji elde etmek için inşa edilmiş makinelerdir.

İçindekiler

Telif hakkı

Bonus

Önsöz

Giriş

Teşekkür

Özveri

Epigraf

İçindekiler

Bölüm 1: Füzyon gücü

Bölüm 2: Nükleer füzyon

Bölüm 3: Tokamak

Bölüm 4: Termonükleer füzyon

Bölüm 5: Füzyon roketi

Bölüm 6: Atalet hapsetme füzyonu

Bölüm 7: Nükleer füzyonun zaman çizelgesi

Bölüm 8: ITER

Bölüm 9: Atalet elektrostatik hapsetme

Bölüm 10: Tokamak Füzyon Test Reaktörü

Bölüm 11: Nötronik füzyon

Bölüm 12: Füzyon enerji kazancı faktörü

Bölüm 13: Manyetik hapsetme füzyonu

Bölüm 14: Atalet füzyon santrali

Bölüm 15: Manyetize hedef füzyonu

Bölüm 16: Nükleer füzyon fisyon melezi

Bölüm 17: Manyetize Astar Atalet Füzyonu

Bölüm 18: Plazmaya bakan malzeme

Bölüm 19: Lazer Atalet Füzyon Enerjisi

Bölüm 20: Çin Füzyon Mühendisliği Test Reaktörü

Bölüm 21: Nükleer füzyonun tarihi

Epilogue

Yazar Hakkında

Çok yakında

Ekler: Her Sektörde Gelişen Teknolojiler

Bölüm 1: Füzyon gücü

Füzyon gücü, son yıllarda nükleer füzyon süreçleri tarafından üretilen ısıyı kullanarak elektrik üreteceği öne sürülen bir tür enerji üretimidir. Nükleer füzyon işlemi sırasında, iki hafif atom çekirdeği, daha ağır bir atom çekirdeği üretmek için birleşir ve bu da enerjinin salınmasına neden olur. Füzyon reaktörleri, bu enerjiyi kullanmak için kullanılan makinelere verilen isimlerdir.

Füzyona elverişli bir plazma üretmek için, füzyon prosedürlerinin yakıtın yanı sıra ortamın sınırlı olduğu gerekli sıcaklık, basınç ve süreye sahip kapalı bir ortama sahip olması gerekir. Lawson kriterleri, elektrik üreten bir sistemin oluşturulmasına yol açan bu parametrelerin spesifik kombinasyonunu ifade eder. Hidrojen, yıldızlarda bulunan en yaygın yakıt türüdür ve yerçekimi, füzyon enerjisinin üretimi için gerekli koşulları elde etmek için gerekli olan olağanüstü uzun hapsetme sürelerine izin verir. Döteryum ve trityum gibi ağır hidrojen izotopları (ve özellikle ikisinin bir karışımı), en yaygın hidrojen izotopu olan protiumdan daha kolay tepki verdiğinden, önerilen füzyon reaktörleri tipik olarak bu ağır hidrojen izotoplarından yararlanır. Bu, daha az katı koşullar altında çalışırken Lawson kriterinin gereksinimlerini karşılamalarını sağlar. Tasarımların çoğu, yakıtlarını yaklaşık yüz milyon derecelik bir sıcaklığa ısıtmaya çalışır, bu da iyi bir tasarım geliştirme sürecinde önemli bir engel oluşturur.

Nükleer füzyonun, bir elektrik kaynağı olma konusunda nükleer fisyon üzerinde sayısız faydası olacağı tahmin edilmektedir. Bunlar arasında tesis çalışırken daha az radyoaktivite, yüksek seviyeli nükleer atık miktarlarının azalması, daha fazla güvenlik seviyesi ve bol miktarda yakıt arzı bulunmaktadır. Bununla birlikte, sıcaklık, basınç ve zamanın temel kombinasyonunu hem pratik hem de uygun maliyetli bir şekilde elde etmenin zor olduğu bulunmuştur. 1940'larda füzyon reaktörleri üzerine araştırmaların başlangıcı görüldü; Bununla birlikte, bugüne kadar, hiçbir tasarım elektrik gücü girişinden daha büyük bir füzyon güç çıkışı elde edememiştir. Reaksiyon boyunca üretilen nötronları yönetmek, sık reaksiyonları etkileyen ikinci bir zorluktur. Reaksiyon odasının içinde bulunan bileşenlerin çoğunu oluşturmak için kullanılan bu nötronlar zamanla bozulur.

Füzyonla ilgilenen araştırmacılar bir dizi farklı hapsetme fikrine baktılar. Başlangıçta, odağın çoğu üç ana sisteme yerleştirildi: z-çimdikleme, yıldız belirleyici ve manyetik ayna. Tokamak ve lazerle atalet hapsetme (ICF), şu anda önde gelen iki tasarımdır. Fransa'daki ITER tokamak ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF) lazeri, şu anda bu kavramların her ikisini de araştıran son derece büyük ölçekli araştırma projelerinin iki örneğidir. Araştırmacılar ayrıca daha uygun maliyetli olanları bulup bulamayacaklarını görmek için farklı tasarımlara bakıyorlar. Bu olasılıklar arasında manyetik hedef füzyonu ve atalet elektrostatik hapsedilmesinin yanı sıra yıldızlaştırıcının yeni versiyonlarına artan bir ilgi var.

İki veya daha fazla atom çekirdeği uzun bir süre boyunca birbirine yeterince yakın buluştuğunda, füzyon işlemleri gerçekleşebilir, çünkü onları bir araya getiren nükleer çekim, onları iten elektrostatik kuvvetten daha güçlüdür. Bu, daha ağır çekirdeklerin oluşturulmasına neden olur. İşlem endotermiktir, yani demir-56'dan daha ağır çekirdekler için gerçekleşmesi için daha fazla enerji eklenmesi gerekir. Demirinkinden daha büyük olan ağır çekirdekler çok daha fazla sayıda protona sahiptir ve bu da daha güçlü bir itici kuvvetle sonuçlanır. Demir-56'dan daha az kütleye sahip çekirdekler birleştiğinde, enerjinin salınmasına neden olan ekzotermik bir olay meydana gelir. Hidrojenin çekirdeği sadece tek bir proton içerdiğinden, onunla füzyon elde etmek en az miktarda iş gerektirir ve en yüksek miktarda net enerji üretimi ile sonuçlanır. Hidrojen, değerlik kabuğunda sadece bir elektron bulunduğundan, tamamen iyonize olan en basit yakıttır.

Çekirdekler arasındaki itici elektrostatik kuvvet daha büyük mesafelerde çalışırken, güçlü kuvvet sadece çok küçük mesafelerde (en fazla bir proton veya nötronun çapı olan bir femtometre) hareket eder. Füzyonun olması için, yakıt atomlarına yeterli miktarda kinetik enerji sağlanmalıdır, böylece güçlü kuvvetin aralarında var olan elektrostatik itme üzerinde zafer kazanması için birbirlerine yeterince yaklaşabilirler. Coulomb bariyeri, yakıt atomlarını birbirine yeterince yaklaştırmak için bulunması gereken kinetik enerji miktarını ifade eder. Bu enerjinin sağlanması, bir parçacık hızlandırıcısındaki atomları hızlandırarak veya onları çok yüksek sıcaklıklara maruz bırakarak olduğu gibi, çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir.

Bir atomun sıcaklığı iyonlaşma enerjisinden daha yüksek bir seviyeye yükseltildiğinde, elektronları çıkarılır ve sadece çekirdeği geride bırakır. İyonlaşma bu işleme verilen isimdir ve iyon bunun sonucunda üretilen çekirdeğe verilen isimdir. Plazma, bir zamanlar onlara bağlı olan ısıtılmış bir iyon ve serbest elektron bulutu olan bu işlemin ürününe verilen addır. Plazmalar, plazmayı oluşturan yüklerin ayrılması nedeniyle elektriksel olarak iletken ve manyetik olarak ayarlanabilir. Parçacıkları ısındıkça içermek için, birkaç füzyon cihazı bu özellikten yararlanır.

σ belirtilen bir reaksiyonun kesit alanı, bir füzyon reaksiyonunun gerçekleşme olasılığını belirler.

Bu, iki çekirdeğin birbirine göre hızlarına bağlıdır.

Çoğu durumda, daha yüksek göreceli hızlar artan bir olasılıkla sonuçlanır, Ancak, gerçekten yüksek enerjilere ulaştığınızda şans tekrar düşmeye başlar.

P_{\text{fusion}}=n_{A}n_{B}\langle \sigma v_{A,B}\rangle E_{\text{fusion}}

nerede:

P_{\text{fusion}} füzyon ile hem zaman hem de hacim açısından üretilen enerjidir.

n, hacimde bulunan parçacıkların A veya B türleri açısından sayısal yoğunluğunu temsil eder.

\langle \sigma v_{A,B}\rangle bu reaksiyonun kesitidir ve iki türün tüm hızlarında ortalama olarak hesaplanır v

E_{\text{fusion}} bu füzyon reaksiyonu tarafından salınan enerjidir.

Lawson kriterleri, belirli bir yakıt tarafından üretilen enerji miktarının, sıcaklığı, yoğunluğu ve çarpışma hızı gibi faktörlere bağlı olarak nasıl değiştiğini gösterir. Bu denklem, John Lawson'ın ısıtılmış bir plazma kullanılarak füzyonun nasıl elde edilebileceği konusundaki araştırmasında önemli bir rol oynamıştır. Lawson, aşağıda belirtildiği gibi bir enerji dengesi olacağını varsaydı.

P_\text{out} = \eta_\text{capture}\left(P_\text{fusion} - P_\text{conduction} - P_\text{radiation}\right)

nerede:

P_{{\text{out}}} füzyondan elde edilen net güçtür

{\displaystyle \eta _{\text{capture}}} füzyonun çıktısını yakalama verimliliğidir

P_{\text{fusion}} füzyon reaksiyonları tarafından üretilen enerji oranıdır.

{\displaystyle P_{\text{conduction}}} enerjik kütle plazmadan ayrılırken oluşan iletim kayıplarıdır.

{\displaystyle P_{\text{radiation}}} enerji ışık olarak ayrılırken oluşan radyasyon kayıplarıdır.

İletim ve radyasyonun her ikisi de plazma bulutlarındaki enerjinin tükenmesine katkıda bulunur. İyonlar, elektronlar veya nötrler diğer maddelerle (tipik olarak cihazın bir yüzeyi) çarpıştığında ve kinetik enerjilerinin bir kısmını diğer atomlara ilettiğinde, bu işlem iletim olarak bilinir. Işık şeklinde buluttan kaçan enerjiye radyasyon denir. Sıcaklığın radyasyonla pozitif bir korelasyonu vardır. Bu kayıplar, füzyon güç sistemlerinin üstesinden gelebilmesi gereken bir şeydir.

Lawson kriterlerine göre, termalize ve yarı nötr bir plazmayı koruyan bir cihaz, cihaz tarafından kaybedilen enerji miktarını telafi etmek için yeterli enerjiyi sağlamalıdır. Sıcaklık ve sonuç olarak parçacık başına reaksiyon hızı, bu hacim içindeki parçacıkların yoğunluğu ve son olarak, enerjinin hacim içinde kaldığı sürenin uzunluğu olan hapsedilme süresi, belirli bir hacimde salınan toplam enerji miktarının belirlenmesinde rol oynar. Hapsedilme süresi, diğer değişkenleri ele aldıktan sonra kalan birincil endişeydi. Yoğun manyetik alanlara maruz kalan plazmalar, pratik olan sürelere ulaşmak için bastırılması gereken çeşitli içsel dengesizliklere karşı hassastır. Klasik difüzyon sonucu oluşan sızıntı hızı, bu hedefe ulaşmak için bir yöntem olan reaktörün kapasitesinin arttırılmasıyla yavaşlatılabilir. ITER'in bu kadar büyük olmasının nedeni budur.

Buna karşılık, atalet hapsetme sistemleri, diğer sistem türlerinden daha büyük yoğunluklara ve daha kısa hapsetme aralıklarına sahip olarak arzu edilen üçlü ürün değerlerine ulaşır. NIF için ilk dondurulmuş hidrojen yakıt yükü, sudan daha düşük bir yoğunluğa sahiptir ve bu yoğunluk kurşunun yaklaşık yüz katına çıkarılır. Bu koşullar altında, füzyon hızı o kadar hızlıdır ki, yakıt, reaksiyonların ürettiği ısının yakıtı parçalaması için gereken mikrosaniyelerde kaynaşır. Başka bir deyişle, füzyon hızı, yakıtın parçalanma hızından daha hızlıdır. NIF de aynı şekilde oldukça büyüktür, ancak bu füzyon sürecinin içsel bir özelliği değildir; daha ziyade, sürücüsünün tasarımından kaynaklanmaktadır.

Füzyon tarafından üretilen enerjinin nasıl toplanacağı konusunda birçok farklı fikir ortaya atıldı. İlk adım, sıvıyı ısıtmaktır. Yaygın olarak hedeflenen D-T reaksiyonu, enerjisinin önemli bir kısmının hızlı hareket eden nötronlar olarak serbest bırakılmasından sorumludur. Elektrik yükü olmayan nötron, yükü olmadığı için hapsetme sisteminden etkilenmez. Tasarımların çoğunda, reaktörün çekirdeğini saran önemli bir lityum battaniyesi içinde bulunur. Yüksek enerjili bir nötron battaniyeye çarptığında, ısınmasına neden olur. Bundan sonra, bir çalışma sıvısı ile aktif soğutmaya tabi tutulur ve bu da elektrik üreten bir türbini döndürür.

Fisyon-füzyon melezi olarak bilinen bir başka öneri, nötronların bir radyoaktif atık battaniyesi içinde fisyon yakıtı üretmek için kullanılacağı ortaya atıldı. Bu tasarım sunuldu. Bu sistemlerde, fisyon olayları nedeniyle güç üretimi artar ve güç, geleneksel fisyon reaktörlerinde bulunanlarla karşılaştırılabilir yöntemler kullanılarak toplanır.

İyonize gaz plazma olarak bilinir ve elektrik taşıyabilir. Füzyon süreci, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli plazma özelliklerinden yararlanır:

Kendiliğinden kendini organize eden plazma, elektrik ve manyetik kuvvetlerin iyi bir iletkenidir. Hareketleri, sırayla onu sınırlayabilen alanlar yaratır.

Diyamanyetik olan plazma, içeride kendi manyetik alanını üretebilir. Bu, dışarıdan uygulanan bir manyetik alanı iterek diamanyetik olmasına neden olabilir.

Manyetik aynalar, düşük yoğunluklu bir alandan yüksek yoğunluklu bir alana hareket ettiğinde plazmayı yansıtabilir. :24

Tokomak tabanlı bir reaktörün derin bir takviye öğrenme sistemi ile kontrol edilebileceği gösterilmiştir. Yapay zeka, manyetik bobinleri manipüle ederek plazmayı kontrol edebildi. Sistem tarafından her zaman istenen davranışı sergilediğinden emin olmak için sürekli ayarlamalar yapılmıştır (adım tabanlı sistemlerden daha karmaşık). 2014 yılı, Google'ın Ortak Avrupa Torus'unu (JET) yönetmek ve plazmanın davranışını tahmin etmek için Kaliforniya'da bulunan füzyon işletmesi TAE Technologies ile işbirliğinin başlangıcını gördü. Buna ek olarak, DeepMind JET kullanarak bir kontrol sistemi kurdu.

Tokamak en çok fon alan ve en çok gelişme gösteren yöntemdir. Bir iç akım kullanarak, bu teknik sıcak plazmayı her tarafı manyetik bir alanla çevrili bir torusun içinde döndürür. ITER, inşaatı bittiğinde dünyanın en büyük tokamak olacak. Eylül 2018 itibariyle, toplam 226 deneysel tokamak'ın ya planlama aşamasında olduğu, hizmet dışı bırakıldığı ya da aktif olarak çalıştığı tahmin edilmektedir (50).

Küresel tokamak için başka bir isim küresel torustur. Tasarımın bir varyantı olan tokamak'ın küresel bir versiyonu.

Erimiş plazmanın bükülmüş halkaları yıldızlaştırıcıyı oluşturur. Dış mıknatısların kullanılmasıyla, yıldız yıldızı plazmanın doğal sargı seyrini simüle etmek için çaba sarf eder. 1950'de Lyman Spitzer, daha sonra dört farklı tasarıma dönüşen yıldızlaştırıcılar fikrini ortaya attı: Torsatron, Heliotron, Heliac ve Helias. Böyle bir örnek, Wendelstein 7-X olarak bilinen Alman aygıtıdır. Tüm gezegendeki en büyük yıldızlaştırıcıdır.

İç halkalar Stellaratörler harici mıknatıslar kullanarak bükülmüş bir plazma üretirken, tokamaklar bunu plazmanın kendisinde bir akım indükleyerek yaparlar. Bu bükülme, plazmaya iletkenler içeren birkaç farklı tasarım türü tarafından sağlanır. İlk simülasyonlar, plazma ile iletkenler için destekler arasındaki çarpışmaların, füzyon süreçlerinin onu yenileyebileceğinden daha büyük bir oranda enerjiyi tüketeceğini öne sürdü. Reaktör odası içinde manyetik olarak havaya kaldırılan katı bir süper iletken torus, Levitated Dipol Deneyi (LDX) gibi çağdaş varyantlarda kullanılır.

1960'larda, Richard F. Post liderliğindeki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki bilim adamları manyetik aynayı geliştirdiler. Buna rağmen, 1970'lerde yapılan tahminler, bunların ticari bir ortamda yardımcı olmasının çok imkansız olduğunu öngördü.

Engebeli torus, uçtan uca bir konfigürasyonda bir toroidal halkaya bir dizi manyetik ayna yerleştirilerek oluşturulur. Plazma basıncını herhangi bir kayıp yaşamadan keyfi bir yüksek seviyeye yükseltmek mümkündür, çünkü bir aynadan kaçan yakıt iyonları bitişik bir aynada bulunur. 1970'lerde, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı (ORNL), ELMO Bumpy Torus veya EBT olarak bilinen deneysel bir tesisin inşasından ve test edilmesinden sorumluydu.

Bu cihaz, alan tersine çevrilmiş bir konfigürasyon kullanarak plazmayı kendi kendini organize eden yarı kararlı bir yapıda yakalar. Bu konfigürasyonda, parçacıkların hareketi, daha sonra kendini yakalayan bir iç manyetik alan yaratır.

Plazmanın kendi ürettiği manyetik alanı kullanılarak oluşturulan yarı kararlı bir plazma yapısına sferomak denir. Bu yapı, alan ters