Düşük basınçlı eylemsiz elektrostatik sıkıştırmalı füzyon cihazı yapımı ve deneysel çalışmalar

Bu çalışma kapsamında, nükleer füzyon reaksiyonlarının gerçekleştirildiği füzyon cihazlarından bir tanesi olan Eylemsiz Elektrostatik Sıkıştırma (IEC) cihazı Türkiye'de ilk kez tasarlanmış ve yapılmıştır. IEC cihazı, plazma iyonlarını hızlandırarak füzyon reaksiyonlarını gerçekleştirmek için anoda sıfır, katoda ise yüksek negatif voltajın uygulandığı eş merkezli küresel elektrotlardan oluşan bir sistemdir. Yapılan IEC cihazı ile 85 kV maksimum katot voltajında 1-10x10-4 mbar düşük basınç bölgesinde döteryum-döteryum (D-D) nükleer füzyon reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. D-D füzyon reaksiyonuyla üretilen nötronlar ve Helyum-3 miktarı nötron dedektörü ve atık gaz analizörü ile ölçülmüştür. IEC cihazında üç farklı çapta katot kullanılmış ve katot çapı ile nötron sayısı arasındaki ilişki incelenmiştir. Sonuçlardan, aynı şartlar altında orta katotla yapılan çalışmalarda en yüksek nötron sayısı (1,6x104 n/s) elde edilmiştir. Orta katot ve radyo frekans uyarmalı İndüktif Çiftlenmiş Plazma döteryum iyon kaynağıyla 1-10x10-4 mbar basınç aralığında nötron değişimi incelenmiş ve en uygun basınç değerinin 9x10-4 mbar olduğu görülmüştür. Cihazın merkezindeki iyon konsantrasyonunu arttırmak için sırayla merkez odaklı iki iyon kaynağı ilave edilmiş ve iyon kaynaklarının nötron sayısına etkisi incelenmiştir. İyon kaynağı sayısı arttırıldıkça üretilen nötron sayısının yaklaşık olarak lineer arttığı görülmüştür. Sistem 7,4x10-4 mbar basınç altında üç iyon kaynağı ile çalıştırıldığında nötron sayısı 3,6x105 n/s değerine ulaşmıştır. Aynı zamanda D-D füzyon tesir kesiti hesaplamaları yapılmış ve literatürdeki değerlerle karşılaştırılmıştır, sonuçların uyum içerisinde olduğu görülmüştür.