Saulėje tai vyksta visą laiką: atomai susijungia, tai yra, vyksta termobranduolinės sintezės reakcija, todėl išsiskiria neįsivaizduojamas energijos kiekis. Mokslininkai jau seniai svajojo apie tokią energiją, ir čia, Žemėje, ją galima gauti sukuriant kontroliuojamas termobranduolinės sintezės reakcijas.
Tačiau iki šiol to nepavyko gauti.
- „Salik.biz“
Pasibaigus Antrajam pasauliniam karui, viso pasaulio mokslininkai bando to pasiekti.
Pasitelkiant eksperimentinius reaktorius Rusijoje, JAV, Anglijoje, Japonijoje ir daugelyje kitų šalių, buvo gauti trumpalaikiai termobranduolinės sintezės procesai, tačiau visur šiam procesui palaikyti buvo sunaudojama daugiau energijos, o ne pačiai energijai gauti, aiškina Danijos technikos universiteto vyresnioji mokslo darbuotoja Søren Bang Korsholm. („Søren Bang Korsholm“).
Tolimoje ateityje
Danų mokslininkas ir jo kolegos iš Technikos universiteto Fizikos katedros dalyvauja pasauliniame moksliniame projekte, kuris 2025 metais leis įgyvendinti efektyvų termobranduolinės sintezės procesą - t.y. bus skirta daugiau energijos, nei išleista jai gauti. Nepaisant to, manoma, kad daugelį metų neišvysime elektrinių, veikiančių pagal termobranduolinės sintezės principus.
„Tik šio amžiaus šeštajame dešimtmetyje termobranduolinės sintezės jėgainių energija gali būti naudojama elektros tinkluose. Bet kokiu atveju tai yra Europos termobranduolinės sintezės programos gairės “, - sako jis.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Nepaisant atokių perspektyvų, daugelis mokslininkų, pavyzdžiui, Sørenas, rimtai dirba ties branduolių sintezės energija. Tam yra svarių priežasčių. Termobranduolinės sintezės principais veikiančiai elektrinei reikalingas be galo mažas branduolinio kuro kiekis, be to, jos neišskiria CO2 ar kitų kenksmingų medžiagų.
Pigi žalia energija
Kai šiandien įkraunate savo išmanųjį telefoną, 24 proc. Elektros energijos gaunama iš anglimis kūrenamų šiluminių stočių. Tai sunki ir ne itin ekologiška energijos gamyba.
„Norėdami pagaminti vieną gigavatą elektros energijos, anglis kūrenanti elektrinė turi sudeginti 2,7 milijono tonų anglių per metus. Branduolio sintezės stotims reikia tik 250 kilogramų branduolinio kuro, kad būtų pasiektas toks pats efektas. Tokiai elektrinei pakanka 25 gramų branduolinio kuro, kad ji galėtų tiekti energiją danai visą savo gyvenimą “, - sako Søren Bang Korsholm.
Skirtingai nuo anglies, sintezė neišskiria CO2 ir todėl neturi įtakos klimatui.
"Vienintelis" tiesioginis "branduolių sintezės energijos gamybos švaistymas yra helis ir gali būti naudojamas įvairiausioms reikmėms. Tai yra apie 200 kilogramų helio per visus metus", - aiškina jis.
Tačiau sintezės energija turi nedidelę problemą. Čia jūs negalite išsiversti be radioaktyvumo. „Vidinis reaktoriaus paviršius tampa radioaktyvus, tačiau tai yra radioaktyvumo forma, kuri tampa saugi po 100 metų“, - sako mokslininkas. Tada šią medžiagą galima vėl naudoti.
Beveik begalinis branduolinis kuras
Skirtingai nuo anglies, branduolių sintezės jėgainės kuro nereikia iškasti iš žemės. Jį galima gauti siurbliais iš jūros, nes termobranduolinės sintezės energija gaunama naudojant sunkųjį vandenilį (deuterį), išgaunamą iš jūros vandens.
„Jūra tiekia branduolinį kurą, kurio pakaks sunaudoti energiją visame pasaulyje per milijardus metų. Todėl mes neliksime be energijos, jei išmoksime naudoti termobranduolinės sintezės energiją “, - aiškina Søren Bang Korsholm.
Be sunkaus vandenilio deuterio, mokslininkai sintezės reaktoriuje naudoja ypač sunkius vandenilio tričius. Gamtoje jo nėra, tačiau jis pagamintas iš ličio, tos pačios medžiagos, naudojamos baterijose.
Po to, kai temperatūra reaktoriuje pasiekia 200 milijonų laipsnių, reaktoriuje susilieja sunkus ir ypač sunkus vandenilis.
„Temperatūra reaktoriuje yra neįsivaizduojamai aukšta. Palyginimui, pagrindinė Saulės temperatūra yra tik 15 milijonų laipsnių. Tokiu būdu sukuriame daug aukštesnę temperatūrą “, - sako jis.
Prancūzijos milžiniškas branduolinis reaktorius
Sørenas Bang Korsholmas ir daugelis jo kolegų technikos universitete yra didelio tarptautinio projekto ITER dalyviai, kur ES, JAV, Kinija ir daugelis kitų šalių bendradarbiauja kurdamos didžiausią pasaulyje branduolinį reaktorių pietų Prancūzijoje. Tai bus pirmasis tokio tipo reaktorius, kuris tiekia daugiau energijos nei sunaudoja.
„Remiantis projektu, ITER pagamins 500 megavatų, o norint jį sušildyti, reikės 50 megavatų. Jis sunaudoja šiek tiek daugiau nei 50 megavatų energijos, nes aušinimui ir magnetams sunaudojame dalį energijos, į kurią šiuo atveju neatsižvelgiama, tačiau tai suteikia puikų energijos perteklių pačiame reaktoriuje “, - aiškina jis.
Anot mokslininko, reaktorius netrukus bus paruoštas darbui.
„2025 m. Reaktorius bus paruoštas pirmajam bandymui, po kurio mes jį atnaujinsime, kol jis bus visiškai paruoštas 2033 m.“, - sako Søren Bang Korsholm.
Ateities energijos demonstravimas
Tačiau nereikia galvoti, kad užbaigus ITER projektą elektra, kurios dėka veikia mūsų šaldytuvas, bus termobranduolinės sintezės energija. Reaktorius negamins elektros energijos.
„ITER nėra elektrinė. Reaktorius nėra statomas elektros energijai gaminti, o siekiant parodyti galimybę panaudoti termobranduolinę sintezę kaip energijos šaltinį “, - sako jis.
Mokslininkas tikisi, kad projektas turės komercinius partnerius, kurie atkreips dėmesį į termobranduolinės sintezės energijos galimybes.
„Galbūt stambios energetikos ir naftos kompanijos pradės investuoti į branduolių sintezės energiją, kai pamatys jos potencialą. Ir kas žino, galbūt tokios elektrinės atsiras artimiausiu metu “, - sako Søren Bang Korsholm.
Kitas sustojimas yra mėnulis
Jei mokslininkams pavyks sukurti efektyvias elektrines, pagrįstas termobranduoline sinteze, tada iškart atsiras daugybė idėjų, kaip jas patobulinti. Viena iš idėjų jau siūlo naudoti kitokio tipo kurą, kurio vis dėlto nėra tiek daug Žemėje.
„Helio-3, kurio gausu Mėnulyje, pranašumas yra tas, kad sintezės produktai iš plazmos mažiau reaguoja su reaktoriaus sienomis, todėl siena tampa mažiau radioaktyvi ir gali būti ilgesnė“, - sako Søren Bang Korsholm.
Kol kas kuro išgavimas Mėnulyje ir jo pristatymas į Žemę kainuoja brangiai. Bet galbūt termobranduolinės sintezės energija bus tokia efektyvi, kad šios išlaidos atsipirks.
„Jei kyla minčių apie kuro tiekimą iš Mėnulio, sintezės jėgainės gali būti neįtikėtinai veiksmingos“, - reziumuoja mokslininkas.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From