Czy synteza termojądrowa jest strasznym, niekontrolowanym stanem czy obiecującym źródłem energii? Naukowcy
Naukowcy z USA i Europy poczynili postępy w tym kierunkustworzenie samoodnawialnej energii termojądrowej. Fuzja jądrowa zachodzi na Słońcu i innych gwiazdach. Podczas tego procesu dwa jądra atomowe łączą się, tworząc jedno duże jądro.
Energia termojądrowa może stanowić niemal niewyczerpane źródło energii dla przyszłych pokoleń, ale przed nami jeszcze wiele pracy.
Co zrobili autorzy nowego badania?
Naukowcy powiedzieli, że w lutym 2022 r.otrzymali 59 megadżuli zrównoważonej energii syntezy jądrowej - odtworzyli ten sam proces, który zasila gwiazdy, w szczególności Słońce. Poprzedni rekord wynosił niecałe 22 megadżule. Został zainstalowany w 1997 roku.
Ian Chapman, szef Urzędu Energii AtomowejUK nazwał je przełomowym wydarzeniem, które przybliża badaczy do rozwiązania jednego z największych pytań nauki: jak wytworzyć nieskończoną energię w drodze syntezy jądrowej.
„Akumulujemy wiedzę i rozwijamy nowątechnologie potrzebne do stworzenia niskoemisyjnego, zrównoważonego źródła energii bazowej, które pomoże nam zużywać mniej zasobów Ziemi” – powiedział Chapman. „Nasz świat potrzebuje energii termojądrowej”.
Jak przebiegł eksperyment?
Pod koniec stycznia 2022 amerykańscy naukowcyużył największego na świecie lasera i wymuszonego paliwa termojądrowego do podgrzania do stanu palącej się plazmy. Była to próba stworzenia samowystarczalnej energii syntezy jądrowej.
Plazma to podgrzane gazy, w których zachodzą reakcje syntezy jądrowej. Zawierają naładowane cząstki, które utrzymują silne pola magnetyczne.
Naukowcy ostrzegają, że w tym kierunkupotrzebne są lata pracy, a osiągnięty dotychczas poziom energii jest niski. Dla porównania 59 megadżuli wystarczy do zagotowania około 60 czajników wody.
Jak działa fuzja jądrowa?
Elektrownie jądrowe wykorzystują dziś energię jądrowąrozszczepienie to w rzeczywistości rozszczepienie jądra atomu, a fuzja jądrowa to proces łączenia dwóch jąder atomowych. Obie reakcje uwalniają dużo energii, ale synteza jądrowa wytwarza więcej energii i generuje niewiele odpadów jądrowych.
Fuzja zachodzi, gdy dwa lekkie atomyłączyć się lub łączyć, tworząc cięższy. Całkowita masa nowego atomu jest mniejsza niż dwóch, które go utworzyły. Brakująca masa jest uwalniana jako energia, co potwierdza słynne równanie Alberta Einsteina: E = mc².
Jest kilka sposobów na gręfuzja jądrowa: wszystkie opierają się na różnych kombinacjach atomowych. Najpopularniejsza jest fuzja atomu deuteru z atomem trytu. Proces ten wymaga temperatury około 39 milionów °C. W rezultacie powstaje 17,6 miliona elektronowoltów energii.
Deuter jest obiecującym składnikiem, ponieważ jest izotopem wodoru. Wodór jest składnikiem wody, a 3,8 litra wody może wyprodukować tyle samo energii, co 1136 litrów benzyny.
Jaki jest problem z syntezą jądrową?
Moc syntezy jądrowej może stać się prawieniewyczerpane źródło energii dla przyszłych pokoleń, ale także stwarza wiele wyzwań naukowych i inżynierskich. Słońce ma niezbędne warunki do fuzji jądrowej, powstają one z powodu potężnych sił grawitacyjnych. Ale na Ziemi o wiele trudniej jest to powtórzyć.
Paliwo termojądrowe - na przykład różneizotopy wodoru - należy podgrzać do ekstremalnych temperatur: około 50 milionów ° C. I taki stan musi być utrzymywany pod silną presją wystarczająco długo, aby jądra mogły się połączyć.
W najnowszym eksperymencie syntezy jądrowejnaukowcy otrzymali 59 megadżuli energii w 5 sekund. Wyrażając to w kategoriach mocy, średnio osiąga nieco ponad 11 MW w ciągu pięciu sekund. Poprzedni rekord 22 megadżuli to 4,4 MW w 5 sekund.
Tony Donne, kierownik programu grupy EUROfusion odpowiedzialny za badanie, powiedział, że naukowcy są na dobrej drodze.
„Jeżeli jesteśmy w stanie utrzymać fuzję jądrową przez pięć sekund, możemy to robić przez pięć minut, a potem pięć godzin. Wszystko w miarę, jak poszerzamy nasze możliwości” – powiedział Donn.
Profesor Donne powiedział, że fuzja jądrowa może:stać się kluczowym czystym i zrównoważonym źródłem energii w przyszłości. Ma kluczowe zalety, takie jak brak odpadów radioaktywnych, a materiały reaktora można poddać recyklingowi lub ponownie wykorzystać w ciągu 100–300 lat.
Czytaj więcej:
Czarna dziura w galaktyce dowiodła, że Einstein miał rację. Główna rzecz
Kosmos niszczy kości i zmienia ich strukturę: naukowcy nie wiedzą, jak ludzie polecą na Marsa
Astronomowie odkryli planety, które różnią się od Ziemi, ale nadają się do życia