Termobranduolinės sintezės energetika neretai minima šiandieninės energetikos problemų kontekste. Kol kas tik pradinėje stadijoje esantys moksliniai tyrimai leidžia spėti, kad ateityje pavyks išsilaisvinti iš iškastinio kuro priklausomybės. Prie tarptautinių termobranduolinės sintezės projektų prisideda ir Lietuvos mokslo atstovai.

Šiuo metu Prancūzijoje yra statomas pirmasis eksperimentinis įrenginys ITER, leisiantis pagaminti elektrą, pasinaudojant žvaigždėse vykstančiais termobranduoliniais procesais. Įvairių šalių mokslininkai dirba prie idėjos, kuri bendromis jėgomis leistų sukurti jėgainių prototipus, leisiančius užtikrinti visuomenės energetikos poreikius, saugumą, aplinkos apsaugą bei ekonominę naudą.

Lietuvos energetikos instituto Branduolinių įrenginių laboratorijos vyriausiasis mokslo darbuotojas Algirdas Kaliatka Lietuvos mokslo akademijoje vykusioje diskusijoje apie energetikos ateitį pasakojo, kad prie šio revoliuciją žadančio projekto dirbo ir Lietuvos mokslininkai.

„Dirbama prie ITER plėtros, jį pabaigus bus kartu dirbama ir prie prototipinės DEMO jėgainės vystymo. Daug projekte prisideda Vilniaus universitetas, Teorinės fizikos ir astronomijos institutas – jie atlieka plazmos fizikos tyrimus, termobranduolinės sintezės saugos sprendimus ir skaičiavimus. Saugos įvertinimą atlieka Lietuvos energetikos institutas“, - kalbėjo mokslininkas.

Pasak A. Kaliatkos, lietuviai ITER projekte jau atliko vandenilio degimo-sprogimo analizę. Šiuo metu atliekami tyrimai su indo kontūro aušinimo modeliavimu. Taip pat Lietuvos specialistai atlieka tyrimus su plazmos indo siūlių patikrinamuosius skaičiavimus.

„Šiuo metu Europos Sąjungoje apie 50 proc. energijos poreikio užtikrina importuotas iškastinis kuras. Prognozuojama, kad iki 2030 m. ši dalis gali dar išaugti. Šiuo metu vis daugiau kalbama apie tvarią energetiką. Šalia atsinaujinančių energijos šaltinių termobranduolinės sintezės energetika taip pat galėtų užimti žymią vietą. Termobranduolinė sintezė galėtų ilgam aprūpinti žmoniją didelės galios energijos šaltiniu. Taip yra todėl, kad ši energetikos kuro resursai dideli ir atkrenta daug problemų, susijusių su atidirbusio kuro saugojimu, radioaktyvių atliekų laidojimu“, - tikino mokslininkas.

Nors termobranduolinės sintezės energetika atrodo viliojanti, visgi visuomenei teks dar ilgai palaukti, kol bus galima pajausti jos naudą. Šiuo metu projektai yra eksperimentinėse stadijose ir reikia nueiti dar ilgą kelią, kol termobranduolinės sintezės energetika taps komerciškai patraukli.

ITER projekte tokamakas (įrenginys, kuris naudodamas elektromagnetines bangas iš plazmos suformuoja žiedo formą) bus paleistas 2013 m. Pirmąją plazmą panaudoti žadama 2020 m. Galutiniai tyrimo rezultatai turėtų būti gauti 2027 m.

Po ITER projekto bus pradėta statyti demonstracinė termobranduolinės sintezės elektrinės versija DEMO, kuri gamintų 2000-4000 MW galios. Koncepcinį modelį planuojama baigti 2017 m., o paleidimas planuojamas 2030 m. Komercinė tokios jėgainės eksploatacija numatoma ne anksčiau nei 2040 m.

Termobranduolinė sintezė – kas tai?

Jeigu termobranduolinės sintezės jėgainės eksperimentas ITER pasiteisins, tokio tipo elektrinės taps iš esmės neišsenkančiu, itin galingu saugios elektros šaltiniu: jose kaip kuras būtų naudojami lengvieji elementai (greičiausiai – vandenilio izotopai deuteris ir tritis), o termobranduolinės reakcijos produktas taip pat būtų nesunkūs, radiacijos požiūriu mažai aktyvūs elementai.

Termobranduolinės sintezės procesai vyksta žvaigždėse – būtent šių procesų metu išskiriami milžiniški energijos kiekiai. Pavyzdžiui, praktiškai visą Žemėje sunaudojamą energiją – maisto ir kitais pavidalais – mes tiesiogiai ar netiesiogiai gauname iš Saulės, o visas tas mūsų akimis vertinant milžiniškas energijos kiekis tėra tik menka mūsų žvaigždės termobranduolinių reakcijų metu išskiriamos energijos dalis.

Tiesa, termobranduolinę sintezę inicijuoti labai sudėtinga: kad susilietų teigiami, vienas kitą natūraliai stumiantys, atomų branduoliai, jie turi judėti pakankamai greitai – apskaičiuota, kad pasiekus maždaug 150 mln. laipsnių Celsijaus skalėje temperatūrą, deuterio ir tričio branduoliai jau judėtų pakankamai greitai, kad būtų galimi jų susidūrimai ir susiliejimai į helį.

Svarbu žinoti, kad pasiekus jau kelių tūkstančių laipsnių temperatūrą, dujose dėl atomų susidūrimų nuo branduolių atplėšiami elektronai ir tokia branduolių bei elektronų košė yra vadinama plazma. Šioje plazmoje elektronai juda laisvai, taigi, ji pasižymi ir elektrinėmis bei magnetinėmis savybėmis, o tai savo ruožtu suteikia galimybę tokią netvarkingą masę valdyti.

Žemėje šimtų milijonų laipsnių temperatūrą pasiekti būtų be galo sunku, todėl siekiant padidinti atomų branduolių susidūrimo tikimybę reikalingas ir didelis slėgis, kuris sumažintų atstumus tarp branduolių, ir gebėjimas rasti būdų apsisaugoti nuo energijos praradimo plazmai fiziškai kontaktuojant su reaktoriaus sienomis, tokiu būdu plazmos dalelėms atauštant, o sienelėms įkaistant. Apsaugai nuo plazmos ir reaktoriaus sienų kontakto būtų naudojamas magnetinis narvas – stiprūs magnetiniai laukai, neleidžiantys prasiveržti plazmos dalelėms

Reaktoriuje ITER bus bandoma sukurti sąlygas, kurios leistų termobranduolinių reakcijų būdu gauti daugiau energijos, nei jos sunaudojama dujoms kaitinti ir spausti, įrangai aušinti, o taip pat – magnetiniam narvui generuoti.

Komentarai (0)