KOMPAKT BİR FÜZYON CİHAZININ ELEKTRONLARI İÇİN 100 MİLYON DERECE

Kendi kendine “yanan” gelecekteki bir füzyon reaktöründe, füzyonun ürettiği alfa parçacıkları enerjilerinin çoğunu çarpışmalar yoluyla plazmanın elektronlarına verecek. Bu elektronların ne kadar ısındığı ve ısılarının ne kadar hızlı sızdığı, reaktörün ne kadar iyi çalışacağını büyük ölçüde belirleyecek.

Elektronları doğrudan ısıtmanın bir yolu mikrodalgalardır: elektron siklotron rezonans ısıtması, ya da ECRH. Bunun gelecekteki kompakt füzyon cihazlarında giderek daha önemli hale gelmesi bekleniyor. Yine de plazmayı manyetik alanda hapseden çok kompakt cihazlar olan küresel toruslar (spherical tori) üzerindeki deneyler çoğunlukla hızlı nötr parçacık demetleriyle ısıtıldı ve sıcak iyonlarla incelendi. Yazarların yazdığına göre, sıcak elektronların neredeyse yalnızca mikrodalgalarla ısıtıldığı plazmalar büyük ölçüde keşfedilmemiş durumda.

18325 numaralı atış

Pekin’deki ENN Fusion şirketinin işlettiği bir küresel torus olan EXL-50U’nun ekibinden Guang Yang, Yuejiang Shi ve meslektaşları böyle bir deşarjı raporluyor. 18325 numaralı atış sırasında plazma yaklaşık 500 kiloamper akım taşıdı ve yalnızca 50 gigahertz’lik mikrodalgalarla, art arda kullanılan iki sistemden ısıtıldı: 0,5 saniyeye kadar yaklaşık 230 kilovatlık ilk yayıcı, ardından yaklaşık 200 kilovatlık ikincisi.

İlk yayıcı açıkken merkezdeki elektronlar 2 keV civarında kaldı.
Geçişten sonra sıcaklıkları hızla yükseldi. 0,60. saniyede bir lazer tanı aracı (Thomson saçılması) merkezde yaklaşık 10 keV ölçtü. Hata payları büyük olduğu için ekip temkinli bir alt sınır olarak 8,6 keV — 100 milyon kelvin — değerini esas alıyor.
Sıcak evre, metreküp başına yaklaşık 0,4 × 10¹⁹ parçacıklık çok düşük bir merkez yoğunluğunda yaklaşık 150 milisaniye sürdü; ardından akım azalırken ve yoğunluk yükselirken çöktü.

Grafik panelleri: 18325 numaralı atışın zaman izleri, keskin tepeli bir elektron sıcaklığı profili, yoğunluğa karşı sıcaklık oranı ve modelleme sonuçları.

EXL-50U’da 18325 numaralı atış: ikinci mikrodalga sistemine geçişten sonra merkez elektron sıcaklığı (panel a6) 0,6 s civarında tepe yapıyor; panel B keskin tepeli sıcaklık profilini gösteriyor. — Figure 1, Yang et al. (2026), arXiv:2610.14684.

Geçişte verilen güç neredeyse değişmediği için yazarlar sıçramayı, ikinci yayıcının enerjisini nereye bıraktığındaki bir değişikliğe bağlıyor — ışın izleme (ray-tracing) modellerine göre eksenin dışına. Kesin mekanizma ve iki dalganın farklı kutuplanmasının belirleyici neden olup olmadığı açık sorular olarak duruyor.

Sıcak elektronlar, soğuk iyonlar

Sıcaklık profili çok sivri: yoğunluk neredeyse düz kalırken sıcaklık kenara giden yolun yarısında yaklaşık 1 keV’ye düşüyor. Isı eksenin yakınında yoğunlaşmış.

İyonlar sıcak pencere sırasında ölçülmedi. Aynı gün bir X-ışını tayfölçeri merkez iyonların 0,5 keV civarında toplandığını buldu ve yakın atışlarda elektron-iyon sıcaklık oranı yoğunluk düştükçe arttı. Başka bir deyişle, düşük yoğunlukta bu plazmanın elektronları ve iyonları güçlü biçimde birbirinden kopuk: 100 milyon derece yalnızca elektronlara ait.

Ekip ısının nasıl kaçtığını da modelledi. Elektronların ısısı, en basit çarpışma kuramının öngördüğünden 100 ila 10.000 kat daha hızlı sızıyor — fizikçilerin anormal taşınım (anomalous transport) dediği şey — ama eksene çok yakın yerde bu daha az belirgin. Simülasyonlar iki tür küçük ölçekli kararsızlığa işaret ediyor: biri merkezde, biri yarı yarıçapta; yazarlar bunların ısı kaybının nicel bir öngörüsü olmadığını vurguluyor.

Akılda tutulması gerekenler

Merkez sıcaklığı, yazarların açıkça belirttiği çekincelerle birlikte geliyor. Ölçüm bu kadar düşük yoğunlukta gürültülü; elektronların normal bir termal dağılım izlediğini varsayıyor ve mikrodalgaların üretebileceği olası “termal olmayan” hızlı elektronlar ayrıştırılamıyor. Plazmanın safsızlık düzeyi ölçülmedi, varsayıldı.

Not edilmesi gereken bir çıkar çatışması da var. Yazarlar, EXL-50U’yu işleten özel şirket ENN Fusion’a bağlı ve çalışma bir ENN şirketi tarafından finanse edildi. Hiçbir çıkar çatışması olmadığını beyan ediyor ve finansörün çalışmada hiçbir rolü olmadığını belirtiyorlar. Yine de bu, bir şirketin kendi cihazının bir performans dönüm noktasını, hakem değerlendirmesinden geçmemiş kısa bir ön baskıda raporlaması.