Je termonukleárna fúzia hrozný nekontrolovateľný stav alebo perspektívny zdroj energie? Vedci
Vedci v USA a Európe dosiahli pokrokvytvorenie samoobnoviteľnej energie jadrovej fúzie. Jadrová fúzia je to, čo sa deje na Slnku a iných hviezdach. Počas tohto procesu sa dve atómové jadrá spoja a vytvoria jedno veľké jadro.
Energia jadrovej syntézy by mohla poskytnúť takmer nevyčerpateľný zdroj energie pre budúce generácie, no stále je pred nami veľa práce.
Čo urobili autori novej štúdie?
Výskumníci uviedli, že vo februári 2022dostali 59 megajoulov udržateľnej fúznej energie – reprodukovali rovnaký proces, ktorý poháňa hviezdy, najmä Slnko. Doterajší rekord bol tesne pod 22 megajoulov. Bol inštalovaný v roku 1997.
Ian Chapman, šéf Úradu pre atómovú energiuSpojené kráľovstvo to označilo za prelomovú udalosť, ktorá približuje výskumníkov k riešeniu jednej z najväčších vedeckých otázok: ako vytvoriť nekonečnú energiu prostredníctvom jadrovej fúzie.
„Zhromažďujeme poznatky a rozvíjame novétechnológie potrebné na vytvorenie nízkouhlíkového, udržateľného zdroja základnej energie, ktorý nám pomôže využívať menej zdrojov Zeme," povedal Chapman. "Náš svet potrebuje energiu jadrovej syntézy."
Aký bol experiment?
Koncom januára 2022 americkí vedcipoužil najväčší laser na svete a palivo na nútenú fúziu na zahriatie do stavu horiacej plazmy. Bol to pokus o vytvorenie samostatnej energie jadrovej fúzie.
Plazma je zahriaty plyn, kde prebiehajú fúzne reakcie. Obsahujú nabité častice, ktoré držia silné magnetické polia na mieste.
Vedci varovali, že v tomto smeresú potrebné roky práce a doteraz dosiahnutá úroveň energie je nízka. Pre porovnanie, 59 megajoulov stačí na uvarenie asi 60 kanvíc vody.
Ako funguje jadrová fúzia?
Jadrové elektrárne dnes využívajú jadroštiepenie je v skutočnosti štiepenie jadra atómu a jadrová fúzia je proces spájania dvoch atómových jadier. Obe reakcie uvoľňujú veľa energie, ale jadrová fúzia produkuje viac energie a vytvára málo jadrového odpadu.
K fúzii dochádza pri dvoch ľahkých atómochzlúčiť alebo zlúčiť a vytvoriť ťažší. Celková hmotnosť nového atómu je menšia ako hmotnosť dvoch, ktoré ho vytvorili. Chýbajúca hmota sa uvoľní ako energia, čo potvrdzuje slávna rovnica Alberta Einsteina: E = mc².
Existuje niekoľko spôsobov, ako hraťjadrová fúzia: všetky sú založené na rôznych atómových kombináciách. Najpopulárnejšia je fúzia atómu deutéria s atómom trícia. Tento proces vyžaduje teplotu približne 39 miliónov °C. Výsledkom je, že sa vyrobí 17,6 milióna elektrónvoltov energie.
Deutérium je sľubná zložka, pretože je izotopom vodíka. Vodík je súčasťou vody a 3,8 litra vody dokáže vyprodukovať toľko energie ako 1 136 litrov benzínu.
Aký je problém jadrovej fúzie?
Energia jadrovej syntézy sa môže stať takmernevyčerpateľným zdrojom energie pre budúce generácie, no zároveň vytvára mnohé vedecké a inžinierske výzvy. Slnko má potrebné podmienky pre jadrovú fúziu, vznikajú vďaka silným gravitačným silám. Ale na Zemi je to oveľa ťažšie zopakovať.
Fusion palivo - napríklad rôzneizotopy vodíka – musia byť zahriate na extrémne teploty: približne 50 miliónov °C. A takýto stav sa musí udržiavať pod silným tlakom dostatočne dlho na to, aby sa jadrá spojili.
V najnovšom experimente jadrovej fúzievedci dostali 59 megajoulov energie za 5 sekúnd. Ak to vyjadríme výkonom, vychádza to v priemere niečo cez 11 MW za päť sekúnd. Doterajší rekord 22 megajoulov je 4,4 MW za 5 sekúnd.
Tony Donne, programový manažér skupiny EUROfusion zodpovedný za štúdiu, povedal, že vedci sú na správnej ceste.
„Ak dokážeme udržať jadrovú fúziu päť sekúnd, môžeme to urobiť päť minút a potom päť hodín. Všetko, keď rozširujeme naše schopnosti,“ povedal Donn.
Profesor Donne povedal, že jadrová fúzia môžestať kľúčovým čistým a udržateľným zdrojom energie v budúcnosti. Má kľúčové výhody, ako napríklad žiadny rádioaktívny odpad, a materiály reaktora je možné recyklovať alebo opätovne použiť v priebehu 100 – 300 rokov.
Čítaj viac:
Čierna diera v galaxii dala Einsteinovi za pravdu. Hlavná vec
Vesmír ničí kosti a mení ich štruktúru: vedci nevedia, ako ľudia poletia na Mars
Astronómovia našli planéty, ktoré sú odlišné od Zeme, no vhodné pre život