Mokslo proveržis. Technologija priartino mokslininkus prie neribotos energijos gavimo ()
Mokslininkai priartėjo prie termobranduolinės energijos, kuri fizikams yra „Šventasis Gralis“, išgavimo.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Daugiau nei 70 metų mokslininkai bandė Žemėje sukurti termobranduolinės sintezės reakciją, kuri maitina Saulę, ir dabar jie yra arčiau šio tikslo nei bet kada anksčiau, rašo „Inverse“.
Mokslininkai iš viso pasaulio bando sukurti potencialiai neribotą švarios energijos šaltinį, kuris padėtų žmonėms atsikratyti iškastinio kuro, o gal net branduolinio skilimo energijos.
Saulės viduje nuolat vyksta termobranduolinė sintezė, tai yra, vandenilio atomai susilieja ir atsiranda helio atomai. Tiesą sakant, du lengvi atomo branduoliai sudaro sunkesnį branduolį. Sintezei mokslininkai dažnai naudoja deuterį ir tritį, kurie yra vandenilio izotopai, kad atkurtų tą patį procesą Žemėje.
Norint pradėti branduolių sintezę, Žemės reaktoriai turi palaikyti daugiau nei 50 milijonų laipsnių Celsijaus temperatūrą.
Tai padaryti labai sunku, tačiau mokslininkai šiuo metu modernizuoja praėjusio amžiaus 50-60-ųjų metų reaktorių konstrukcijas. Vienas iš tokių neįprastų reaktorių vadinamas stelaratoriumi, o mokslininkai pastaruoju metu vėl atkreipė į jį dėmesį. Tačiau tik laikas parodys, ar jis gali pranokti savo konkurentus.
Vienas iš termobranduolinės energijos gavimo būdų yra inercinė valdoma termobranduolinė sintezė, kuria aktyviai užsiima Lorenso nacionalinės laboratorijos Livermore mokslininkai. Praėjusių metų pabaigoje jie padarė mokslinį proveržį, kai sugebėjo sunaudoti mažiau energijos termobranduolinei reakcijai palaikyti, nei galiausiai gavo.
Fizikai šiam procesui taip pat naudoja magnetinius laukus. Pirmieji termobranduoliniai reaktoriai dirbo su magnetiniu plazmos izoliavimu, šiuose reaktoriuose mokslininkai karštai plazmai suteikė norima sintezei formą. Šis procesas naudojamas ir šiandien, magnetiniai reaktoriai būna įvairių formų ir dažniausiai yra tokamakai.
Didžiausias tokamakas vadinamas ITER ir jis yra Prancūzijos pietuose, tačiau šis eksperimentinis termobranduolinis reaktorius dar nepradėjo savo darbo, o kai kurie ekspertai abejoja, ar jam pavyks pasiekti savo tikslą.
Kita magnetinių reaktorių alternatyva vadinama stelaratoriumi. Šio tipo reaktorius, skirtas kontroliuojamai termobranduolinei sintezei, buvo išrastas JAV dar šeštajame dešimtmetyje. Ir mokslininkai mano, kad jis vis dar turi keletą pagrindinių pranašumų, palyginti su tokamaku. Todėl modernizavus šią technologiją pavyks gauti didžiulį energijos kiekį, mano mokslininkai.
Lymanas Spitzeris, JAV fizikas, pasiūlęs naujo reaktoriaus idėją, žinojo, kad termobranduolinei reakcijai reikia įkaitinti plazmą iki 50 milijonų laipsnių Celsijaus. Vienintelė problema buvo stabilus plazmos laikymas. Tai galima padaryti naudojant magnetus, tačiau vien magnetai negali užkirsti kelio plazmai atsitrenkti į reaktoriaus sienas ir prarasti milžinišką šilumos kiekį, reikalingą palaikyti sintezės reakcijai.
Taigi L. Spitzeris sukūrė stellaratorių, kuris yra uždara magnetinė ritė, skirta plazmai laikyti. Stellaratorius nuo tokamako skiriasi tuo, kad magnetinis laukas plazmai izoliuoti nuo reaktoriaus kameros sienelių yra sukuriamas išorinėmis ritėmis, todėl šį reaktorių galima naudoti nuolat. Jau 1962 m. L. Spitzeris bandė gauti termobranduolinės energijos, tačiau jam nepavyko. Todėl nuo to laiko fizikai atkreipė dėmesį į tokamakus, o stellaratorius atsitraukė į antrą planą. Tačiau 1988 metais vokiečių mokslininkai sukūrė naujos kartos „Wendelstein 7-AS“ stelaratorių. Šio tipo reaktoriai buvo stipri konkurencija tokamakams.
Šiuo metu mokslininkai mano, kad tokamakai turi didelį trūkumą, palyginti su stelaratoriais. Tokamakui reikia stiprios elektros srovės, kuri sudarytų magnetinį lauką ir jame išlaikytų plazmą. Dėl srovės plazma tampa trapesnė, o tai kelia mokslininkams problemų.
Tuo tarpu stellaratoriams tokios galingos srovės nereikia ir jie gali lengviau išlaikyti plazmą stabilią ilgą laiką, o tai yra būtina sąlyga norint pasiekti nnutrūkstamą sintezę.
Didžiausias kada nors pastatytas stelaratorius – „Wendelstein 7-X“, kuris buvo paleistas 2015 m. Nuo to laiko fizikai tobulino šio reaktoriaus galimybes, tačiau iki stabilios, ilgalaikės termobranduolinės sintezės dar reikia nueiti ilgą kelią.
Per ateinančius 10 metų JAV ketina pastatyti moderniausią stelaratorių, kuris galėtų į elektros tinklą nukreipti švarią sintezės energiją. Jei, žinoma, mokslininkams pavyks pasiekti reikiamų rezultatų ilgalaikei sintezei palaikyti.
