Jau 50 metų esame „arti“ termobranduolinės energijos gavimo. Kada tai taps realybe ()
Termobranduolinė energija vis dar yra fizikų svajonė, nors ji gali tapti tikru žmonijos išsigelbėjimu.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Energija, gauta termobranduolinės sintezės metu, ta pati energija, kuri maitina Saulę, kol kas mokslininkams yra tik svajonė. Nors jie aktyviai dirba siekdami gauti net nedidelį naudingos termobranduolinės energijos kiekį, pastaruoju metu fizikai taip pat sulaukė sėkmės.
Tačiau tai vis dar nėra toks termobranduolinės energijos kiekis, kurį galėtų panaudoti žmonija. Amerikiečių astrofizikas Paulas Sutteris savo straipsnyje svarsto, kada žmonės vis dėlto gaus švarų, efektyvų ir neišsenkamą energijos šaltinį.
Gryna ir beribė energija
Daugelį dešimtmečių, kai žmonės išmoko „sujungti“ atomus, kad susidarytų didesni atomai ir tuo pačiu metu išsiskirstų nedidelis kiekis energijos, mokslininkai suprato didžiulę sintezės energijos svarbą žmonijai. Galų gale, jei ji bus gaminama dideliais kiekiais, ši švari ir beribė energija leis žmonijai atsisakyti iškastinio kuro.
Mokslininkai jau padarė didelę pažangą kurdami eksperimentinius branduolių sintezės reaktorius, tačiau reikia tikrai veikiančio reaktoriaus, kuriame bus pasiekta stabili ir nuolatinė branduolių sintezė. Fizikai dėl to vis dar turi problemų. Sintezės energija išlieka vienu iš tų dalykų, kurių laukti liko „tik 20 metų“, ir šis laukimas tęsiasi apie pusę amžiaus.
Termobranduolinės energijos gavimo būdai
Pagrindinė problema yra ta, kad, nepaisant sintezės paprastumo, daug sunkiau reakciją sulėtinti ir kontroliuoti, kad iš jos būtų išgaunama naudinga sintezės energija. Dabar fizikai žino, kad yra du būdai sukurti tokią energiją. Tačiau pirmiausia reikia pažymėti, kad daugelį metų fizikai nesugebėjo gauti daugiau energijos, nei išleido reakcijai sukurti. Paprasčiau tariant, jie gavo tiek pat energijos, kiek sunaudojo.
Taigi vienas iš būdų gauti sintezės energiją vadinamas inerciniu izoliavimu, kai mažas taikinys reaktoriuje yra bombarduojamas lazerio spinduliais, kuris sprogsta ir įvyksta trumpa sintezės reakcija. Šio metodo pagalba JAV mokslininkai 2022 metų pabaigoje pirmą kartą sugebėjo gauti „perteklinę“ termobranduolinę energiją. Tai reiškia, kad buvo gauta daugiau energijos nei kurui, naudojamam reakcijai palaikyti.
Yra dar vienas būdas gauti sintezės energiją, vadinamas magnetiniu uždarymu. Stiprūs magnetiniai laukai reaktoriuje suspaudžia plazmą, kol ji pradeda jungtis. Šiuo metu vyksta ITER reaktoriaus statyba, kurioje mokslininkai tikisi, kad pirmoji „perteklinė“ termobranduolinė energija bus gauta magnetinio uždarymo pagalba.
Bet dabartiniai eksperimentiniai termobranduoliniai reaktoriai nėra skirti elektrai gaminti, o kaip sukurti tokį reaktorių kaip atominėje elektrinėje, dar neaišku.
Kada bus gaunama dideli termobranduolinės energijos kiekiai?
Pasak Sutterio, į šį klausimą labai sunku atsakyti, nes dar neaišku, ar mokslininkams kada nors pavyks pasiekti tvarią ir nuolatinę sintezę.
„Nors tam nėra jokio mokslinio pagrindo, aš vertinu tikimybę taip. Yra 10 % tikimybė, kad tai įvyks per ateinančius 20 metų, yra 50 % tikimybė, kad tai įvyks 22 amžiuje, yra 30 % tikimybė, kad tai įvyks per ateinančius dar 100 metų, ir yra 10 % tikimybė, kad tai niekada neįvyks“, – rašo Sutteris.
Astrofizikas paaiškina, iš kur gavo tokius skaičius. Sutteris termobranduolinės energijos gamybą vadina didžiuliu išbandymu žmonių kartoms. Panašių projektų žmonija jau yra įgyvendinusi ir anksčiau. Pavyzdžiui, galima paminėti didelio masto drėkinimo projektus žmonijos istorijos aušroje, didžiulių šventyklų ir miestų statybą, taip pat garo energetikos plėtrą, geležinkelius ir daugybę kitų dalykų.
„Paprastai tokio pobūdžio projektuose dalyvauja kelios žmonių kartos. Kartais savo pažangą galime paspartinti ir užbaigti per trumpą laiką, jei įdedame daug resursų“, - rašo Sutteris.
Tačiau kartu mokslininkas primena, kad termobranduolinės sintezės tyrimams, kurių tikslas buvo gauti energijos, XX amžiaus viduryje žmonės išleido didžiulius išteklius. Tačiau galiausiai žmonija daugiau pastangų skyrė ne elektrinių, o bombų kūrimui. Todėl kai tyrimų kryptis elektrinių srityje taip sparčiai nepažengė, pradedant nuo šeštojo dešimtmečio, ji tiesiog strigo ir užsitęsė.
Tai reiškia, kad branduolių sintezės tyrimai gali užtrukti ilgai, todėl galbūt po maždaug 100 metų galėsime gauti reikiamą kiekį sintezės energijos, sako Sutteris.
