Термоядерний синтез – це страшний неконтрольований стан чи перспективне джерело енергії? Вчені
Вчені у США та Європі просунулися на шляху достворення самовідновлюваної енергії ядерного синтезу. Ядерний синтез - це те, що відбувається на Сонці та інших зірках. Під час цього процесу два атомні ядра з'єднуються і утворюється одне велике ядро.
Термоядерна енергетика може забезпечити майже невичерпне джерело енергії для майбутніх поколінь, але попереду ще багато роботи.
Що зробили автори нового дослідження?
Дослідники заявили, що у лютому 2022 рокувони отримали 59 мегаджоулів стійкої термоядерної енергії — вони відтворили той самий процес, який живить зірки, зокрема Сонце. Попередній рекорд становив трохи менше 22 мегаджоулів. Його встановили у 1997 році.
Ієн Чепмен, голова управління з атомної енергії вВеликобританії назвав це знаковою подією, яка наближає дослідників до вирішення одного з найбільших питань у науці: як отримати нескінченну енергію за допомогою ядерного синтезу.
«Ми накопичуємо знання та розробляємо новітехнології, необхідні для створення низьковуглецевого, стійкого джерела базової енергії, яке допоможе нам використовувати менше ресурсів Землі, — сказав Чепмен, — наш світ потребує термоядерної енергії».
Як проходив експеримент?
Наприкінці січня 2022 року дослідники із СШАвикористовували найбільший у світі лазер і змусили термоядерне паливо нагрітися до стану плазми, що горить. Це була спроба створити самопідтримуючу енергію ядерного синтезу.
Плазма – це нагріті гази, де відбуваються реакції синтезу. Вони знаходяться заряджені частинки, які утримують дома потужні магнітні поля.
Вчені попередили, що у цьому напрямкунеобхідні ще роки роботи, а досягнутий на даний момент рівень енергії є невеликим. Для порівняння, 59 мегаджоулів достатньо, щоб закип'ятити близько 60 чайників води.
Як працює ядерний синтез?
Сьогодні атомні електростанції використовують ядернерозподіл - це, по суті, розщеплення ядра атома, а ядерний синтез - це процес з'єднання двох атомних ядер. Обидві реакції виділяють велику кількість енергії, але при ядерному синтезі виходить більше енергії та утворюється мало ядерних відходів.
Злиття відбувається, коли два легкі атомиз'єднуються разом або зливаються, формуючи важчий. Загальна маса нового атома менша, ніж у двох, які його утворили. Маса, що бракує, виділяється у вигляді енергії, це підтверджено в знаменитому рівнянні Альберта Ейнштейна: E = mc².
Існує кілька способів відтворенняядерний синтез: всі вони ґрунтуються на різних атомних комбінаціях. Найбільш популярний - це злиття атома дейтерію з атомом тритію. Для цього процесу потрібна температура приблизно 39 млн. °C. В результаті виробляється 17,6 млн електрон-вольт енергії.
Дейтерій - перспективний компонент, оскільки це ізотоп водню. Водень - це компонент води, а 3,8 л води можуть виробити стільки ж енергії, скільки 1136 л бензину.
У чому проблема термоядерного синтезу?
Ядерна термоядерна енергетика може стати майженевичерпним джерелом енергії для майбутніх поколінь, але також створює безліч наукових та інженерних проблем. На Сонці є необхідні умови для ядерного синтезу, вони утворюються завдяки потужним гравітаційним силам. Але на Землі повторити це набагато складніше.
Термоядерне паливо - наприклад, різніізотопи водню треба нагріти до екстремальних температур: приблизно 50 млн °C. І такі стани треба підтримувати при сильному тиску досить довго, щоб ядра могли злитися.
В останньому експерименті з ядерним синтезомвчені отримали 59 мегаджоулів енергії за 5 сек. Якщо висловити це в одиницях потужності, то вийде трохи більше ніж 11 МВт за п'ять секунд, в середньому. Попередній рекорд у 22 мегаджоулі - це 4,4 МВт за 5 сек.
Тоні Донн, програмний менеджер EUROfusion group, відповідальний за дослідження, сказав, що вчені перебувають на правильному шляху.
Якщо ми можемо підтримувати ядерний синтез протягом п'яти секунд, ми можемо робити це протягом п'яти хвилин, а потім і п'яти годин. Все з розширенням наших можливостей», — сказав Донн.
Професор Донне сказав, що ядерний синтез можестати ключовим екологічно чистим та стійким джерелом енергії в майбутньому. Він має ключові переваги, наприклад, не призводить до утворення радіоактивних відходів, а матеріали реактора можна переробити або повторно використовувати протягом 100–300 років.
Читати далі:
Чорна діра у Галактиці підтвердила правоту Ейнштейна. Головне
Космос руйнує кістки та змінює їхню структуру: вчені не знають, як люди полетять на Марс
Астрономи знайшли планети, які відрізняються від Землі, але придатні для життя