Vai kodolsintēze ir šausmīgs nekontrolējams stāvoklis vai daudzsološs enerģijas avots? Zinātnieki
Zinātnieki ASV un Eiropā ir guvuši progresu ceļā uzpašatjaunojamās kodolsintēzes enerģijas radīšana. Kodolsintēze notiek Saulē un citās zvaigznēs. Šī procesa laikā divi atomu kodoli apvienojas, veidojot vienu lielu kodolu.
Kodolsintēzes enerģija nākamajām paaudzēm varētu nodrošināt gandrīz neizsmeļamu enerģijas avotu, taču priekšā vēl ir daudz darba.
Ko darīja jaunā pētījuma autori?
Pētnieki teica, ka 2022. gada februārīviņi saņēma 59 megadžoulus ilgtspējīgas kodolsintēzes enerģijas — tie atveidoja to pašu procesu, kas darbina zvaigznes, jo īpaši Sauli. Iepriekšējais rekords bija nedaudz zem 22 megadžouliem. Tas tika uzstādīts 1997. gadā.
Ians Čepmens, Atomenerģijas pārvaldes vadītājsApvienotajā Karalistē to nodēvēja par nozīmīgu notikumu, kas tuvina pētniekus viena no lielākajiem zinātnes jautājumiem: kā ar kodolsintēzes palīdzību radīt bezgalīgu enerģiju.
“Krājam zināšanas un attīstām jaunastehnoloģijas, kas nepieciešamas, lai radītu zemu oglekļa emisiju ilgtspējīgu bāzes enerģijas avotu, kas palīdzēs mums izmantot mazāk Zemes resursu," sacīja Čepmens. "Mūsu pasaulei ir nepieciešama kodolsintēzes enerģija."
Kā noritēja eksperiments?
2022. gada janvāra beigās ASV pētniekiizmantoja pasaulē lielāko lāzeru un piespiedu kodolsintēzes degvielu, lai uzsildītu līdz degošas plazmas stāvoklim. Tas bija mēģinājums radīt pašpietiekamu kodolsintēzes enerģiju.
Plazma ir sakarsētas gāzes, kurās notiek saplūšanas reakcijas. Tie satur lādētas daļiņas, kas notur spēcīgus magnētiskos laukus.
Zinātnieki ir brīdinājuši, ka šajā virzienāir vajadzīgs gadu darbs, un līdz šim sasniegtais enerģijas līmenis ir zems. Salīdzinājumam, ar 59 megadžouliem pietiek, lai uzvārītu aptuveni 60 tējkannas ūdens.
Kā darbojas kodolsintēze?
Atomelektrostacijas mūsdienās izmanto kodolenerģijuskaldīšana faktiski ir atoma kodola sadalīšana, un kodolsintēze ir divu atomu kodolu apvienošanas process. Abas reakcijas atbrīvo daudz enerģijas, bet kodolsintēze rada vairāk enerģijas un rada maz kodolatkritumu.
Saplūšana notiek, kad divi gaismas atomisaplūst kopā vai sapludināt, lai izveidotu smagāku. Jaunā atoma kopējā masa ir mazāka nekā diviem, kas to veidoja. Trūkstošā masa tiek atbrīvota kā enerģija, kā to apstiprina slavenais Alberta Einšteina vienādojums: E = mc².
Ir vairāki veidi, kā spēlētkodolsintēze: tie visi ir balstīti uz dažādām atomu kombinācijām. Vispopulārākā ir deitērija atoma saplūšana ar tritija atomu. Šim procesam nepieciešama aptuveni 39 miljonu °C temperatūra. Rezultātā tiek saražoti 17,6 miljoni elektronvoltu enerģijas.
Deitērijs ir daudzsološs komponents, jo tas ir ūdeņraža izotops. Ūdeņradis ir ūdens sastāvdaļa, un 3,8 litri ūdens var saražot tikpat daudz enerģijas kā 1136 litri benzīna.
Kāda ir kodolsintēzes problēma?
Kodolsintēzes enerģija var kļūt gandrīzir neizsmeļams enerģijas avots nākamajām paaudzēm, bet arī rada daudzus zinātniskus un inženiertehniskus izaicinājumus. Saulei ir nepieciešamie apstākļi kodolsintēzei, tie veidojas spēcīgu gravitācijas spēku ietekmē. Bet to atkārtot uz Zemes ir daudz grūtāk.
Kodolsintēzes degviela - piemēram, dažādasūdeņraža izotopi - jāuzsilda līdz galējām temperatūrām: aptuveni 50 miljoni ° C. Un šāds stāvoklis ir jāuztur zem spēcīga spiediena pietiekami ilgi, lai kodoli varētu apvienoties.
Jaunākajā kodolsintēzes eksperimentāzinātnieki saņēma 59 megadžoulus enerģijas 5 sekundēs. Izsakot to jaudas izteiksmē, vidēji piecās sekundēs tā ir nedaudz vairāk par 11 MW. Iepriekšējais rekords 22 megadžouli ir 4,4 MW 5 sekundēs.
Par pētījumu atbildīgais EUROfusion grupas programmas vadītājs Tonijs Dons sacīja, ka zinātnieki ir uz pareizā ceļa.
"Ja mēs varam uzturēt kodolsintēzi piecas sekundes, mēs varam to darīt piecas minūtes un pēc tam piecas stundas. Tas viss, paplašinot savas iespējas,” sacīja Dons.
Profesors Donne teica, ka kodolsintēze varētukļūt par galveno tīras un ilgtspējīgas enerģijas avotu nākotnē. Tam ir galvenās priekšrocības, piemēram, tas nerada radioaktīvos atkritumus, un reaktora materiālus var pārstrādāt vai atkārtoti izmantot 100–300 gadu laikā.
Lasīt vairāk:
Melnais caurums galaktikā pierādīja, ka Einšteinam ir taisnība. Galvenais
Kosmoss iznīcina kaulus un maina to struktūru: zinātnieki nezina, kā cilvēki lidos uz Marsu
Astronomi ir atraduši planētas, kas atšķiras no Zemes, bet piemērotas dzīvībai