Neribota energija. Kinijos „dirbtinė saulė“. Padarė tai, kas buvo laikoma neįmanoma ()
Kinijos fizikai, naudodami eksperimentinį EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) branduolių sintezės reaktorių, pasiekė anksčiau neįmanomą plazmos tankį – tai didelis žingsnis siekiant branduolių sintezės energijos.
© Ekrano kopija | https://x.com/wulei2020/status/1646798625140539394/photo/1
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Dabar manoma, kad branduolių sintezė gali tapti švarios ir praktiškai neribotos energijos šaltiniu. Kad branduolių sintezės reaktoriuje vyktų vandenilio izotopų deuterio arba tričio sintezė, būtina, kad reaktoriaus viduje esanti plazma būtų labai aukštos temperatūros, didelio tankio ir ilgą laiką galėtų būti stabilios būsenos.
Ilgą laiką buvo manoma, kad plazmos tankis branduolių sintezės reaktoriuje negali viršyti Grinvaldo ribos, o didesnio tankio gauti neįmanoma. Tačiau eksperimentas Kinijos eksperimentiniame branduolių sintezės reaktoriuje EAST parodė, kad tai įmanoma.
Kinijos fizikams pavyko padidinti plazmos tankį, kuris gerokai viršija Grinvaldo ribą, o plazma išliko stabilios būsenos. Mokslininkai savo pasiekimą aprašė straipsnyje, paskelbtame žurnale „Science Advances“.
|
Kinijos eksperimentinis branduolių sintezės reaktorius vadinamas „dirbtine Saule“, nes jis gali gaminti energiją taip pat, kaip ir Saulė. Tai vyksta branduolių sintezės būdu, tai yra vandenilio atomų arba jų izotopų – deuterio ir tričio – susiliejimo metu, kai išsiskiria didžiulis energijos kiekis. Saulės branduolyje atomai sintetinami naudojant aukščiausią slėgį ir aukštą temperatūrą. Tačiau tokio slėgio Žemėje gauti neįmanoma, todėl fizikai tai kompensuoja kaitindami plazmą iki milijonų laipsnių Celsijaus.
Branduolių sintezė laikoma praktiškai neriboto ir švaraus branduolių sintezės energijos šaltiniu. Tačiau siekdami nuolat gaminti tokią energiją, fizikai susiduria su įvairiais sunkumais, kuriuos bando įveikti. Vienas iš sunkumų yra tas, kad visi atomų branduoliai turi teigiamą krūvį, o tai reiškia, kad jie natūraliai vienas kitą stumia. Kad atomų branduoliai turėtų pakankamai kinetinės energijos, kad branduolių sintezės metu susijungtų į vieną visumą, fizikai turi įkaitinti kurą iki itin tankios plazmos, kurios temperatūra siekia apie 15 milijonų laipsnių Celsijaus. Tačiau norint pasiekti stabilią branduolių sintezės reakciją, ši plazma ilgą laiką turi išlikti karšta, tanki ir stabili.
Daugelį metų buvo manoma, kad didesnis plazmos tankis neišvengiamai sukels plazmos nestabilumą prieš prasidedant sintezei. Kitaip tariant, buvo manoma, kad neįmanoma įveikti Grinvaldo ribos. Šios ribos viršijimas sutrikdytų ne tik plazmos stabilumą, bet ir jos izoliaciją reaktoriaus magnetiniuose laukuose.
Kinijos fizikai panaudojo naują metodą, kurio metu reaktoriuje prieš susidarant plazmai sukuriama aukšto slėgio dujų aplinka, leidžianti plazmai sąveikauti su reaktoriaus sienele daug mažiau destruktyviai, nei būtų įprastai. Fizikai taip pat rankiniu būdu į plazmą įpurškė papildomos energijos, jai kaistant, todėl jos tankis padidėjo tolygiai. Dėl to fizikai sugebėjo padidinti plazmos tankį 65 %, palyginti su esama riba. Dėl to plazma išliko stabili net ir didėjant tankiui.
Nors žmonijai dar reikia daug nuveikti, kol ji galės praktiškai gaminti branduolių sintezės energiją branduolių sintezės būdu, Grinvaldo ribos įveikimas yra svarbus žingsnis siekiant šio tikslo. Galutinis Kinijos „dirbtinės saulės“ tikslas – sukurti branduolių sintezę, panašią į vykstančią Saulės šerdyje, kuri užtikrintų neišsenkantį švarios energijos šaltinį.
