Термоядреният синтез е една стъпка по-близо до реалността

Ако теоретичните модели се осъществят на практика, човечеството може да реши енергийните си проблеми

Учени от базираната във Великобритания лабораторията JET направиха преди седмица значителен пробив в поддържането на термоядрен синтез - същият като този в Слънцето и звездите. Те успяха да генерират 59 мегаджаула енергия в продължение на 5 секунди, с което подобриха собствения си рекорд от 1997 г., когато за около 4 секунди успяха да генерират 21.7 мегаджаула.

Това може да изглежда незначително като време на работа и произведена енергия, но реално е сериозен напредък, тъй като доказва реалистичната възможност на процеса. Според проф. Иън Чапман, който е изпълнителен директор на JET, при евентуален провал това щеше да постави под въпрос целите и успеваемостта на ITER - Международният експериментален реактор за термоядрен синтез в Южна Франция, в който си партнират ЕС, Япония, САЩ, Русия, Корея, Индия и Китай.


Благодарим Ви, че чететете Капитал!

Вие използвате поверителен режим на интернет браузъра си. За да прочетете статията, трябва да влезете в профила си.

За да видите статията, влезте в профила си или се регистрирайте.

Всеки потребител може да чете до 5 статии месечно без да има абонамент за Капитал.

Влезте в профила си Регистрация

Четете неограничено с абонамент за Капитал!

Възползвайте се от специалната ни оферта за пробен абонамент

1 лв. / седмица за 12 седмици Към офертата

Вижте абонаментните планове

Учени от базираната във Великобритания лабораторията JET направиха преди седмица значителен пробив в поддържането на термоядрен синтез - същият като този в Слънцето и звездите. Те успяха да генерират 59 мегаджаула енергия в продължение на 5 секунди, с което подобриха собствения си рекорд от 1997 г., когато за около 4 секунди успяха да генерират 21.7 мегаджаула.

Това може да изглежда незначително като време на работа и произведена енергия, но реално е сериозен напредък, тъй като доказва реалистичната възможност на процеса. Според проф. Иън Чапман, който е изпълнителен директор на JET, при евентуален провал това щеше да постави под въпрос целите и успеваемостта на ITER - Международният експериментален реактор за термоядрен синтез в Южна Франция, в който си партнират ЕС, Япония, САЩ, Русия, Корея, Индия и Китай.

Доколко е възможно?

В сферата на термоядрения синтез върви една постоянна шега, че той е винаги на 20 години от това да бъде постигнат. За да може процесът да бъде печеливш като метод на генериране на енергия, той трябва да генерира повече, отколкото потребява. В момента ситуацията не е такава - влага се много енергия за създаването на термоядрения синтез, а получената след това е много по-малко. Във вече 70-годишната история на технологията най-високата стойност на този коефициент е 0.7 - при вложена 1 енергия е получена 0.7.

За това и сегашният успех на JET не трябва да се тълкува като знак, че термоядрения синтез ще е достъпен в следващите 20 години. Освен това постижението бе осъществено в едни точни рамки - съоръжението на британската лаборатория не позволява по-дълготрайни експерименти от 5-те секунди постигнати до този момент. При по-продължителни опити това би довело до увреждане на използвания реактор.

Въпреки това големият енергиен потенциал на термоядрения синтез ще продължи да насърчава опитите за неговото овладяване. Очакванията са енергията, която ще бъде произвеждана от този процес, да е 4 пъти по-голяма от ядрената, с която светът разполага в момента. Също така тя ще бъде и по-зелена - без никакви въглеродни газове, а и всички компоненти не са вискорадиоактивни, което позволява тяхното рециклиране или употребяване в рамките на 100 години. Най-важното от всичко е, че няма риск от ядрена авария, подобна на тези във Фукушима или Чернобил - в случай на проблем плазмата (която именно генерира термоядрения синтез) се охлажда и реакцията се спира и няма риск от верижна реакция.

Термоядреният синтез се осъществява, когато две леки ядра - деутерий и тритий, които са изотопи на водорода, се сливат и се получава едно по-тежко ядро (на елемента хелий), като при това се отделя огромно количество енергия. Такива реакции протичат в ядрото на Слънцето, където благодарение на гравитационното притегляне се получават при температури от приблизително 10 млн. градуса. При липсата на такова силно притегляне нужната температура на Земята за постигане на синтез е над 100 млн. градуса.

Потенциални проблеми и решения

Един от най-големите проблеми пред термоядрения синтез на този етап е неговата цена. В сегашния си стадий ITER, които е само център за технически експерименти, струва над 21 млрд. евро. Докато самият метод на експлоатация бъде постигнат, така че произвежданата енергия да е повече от влаганата, и технологиите позволят постоянно генериране на енергия, има още много време. А едва тогава може да се очаква понижаване на разходите за такива централи. Според Томас Дж. Дoлан от Idaho National Engineering Laboratory EG&G може да се очаква цената на енергията от термоядрен синтез да стане много по-ниска от тази на сегашните енергийни източници.

Главна причина за това е и цената на суровините за създаване на енергията. Материалите нужни за захранване на един термоядрения реактор ТОКАМАК (съкр. от руския израз "ТОроидальная КАмера в МАгнитных Катушках") са лесно достъпни - даже и за България. Деутерий може да бъде дестилиран от вода, а тритий ще се произвежда по време на термоядрения синтез, когато термоядрени неутрони си взаимодействат с литий.

Другият основен проблем е удържането на самата термоядрена реакция. На теория това трябва да става в реактор, в който плазмата с температура около 80 - 100 млн. градуса се поддържа от гигантски магнити, така че да не докосва никакви повърхности. В противен случай стените на реактора няма да могат да се охладят и ще се самоунищожи.

Именно поддържането на магнитното поле и охлаждането пък за момента поглъщат повече енергия, отколкото може да се произведе от термоядрения синтез.

Иновативни технологии

Два изследователски екипа от Lawrence Livermore National Laboratory's (LLNL) и National Ignition Facility (NIF) успяха да демонстрират нови начини за увеличаване на производството на енергия от термоядрен синтез чрез лазери. Техните изследвания, публикувани в Nature и Nature Physics, представляват една нова възможност за използването на самозагряващи плазми.

От звеното за изкуствен интелект на Google и Швейцарският федерален технологичен институт в Лозана (EPFL) са постигнали успех в създаването на софтуер, който да контролира магнитите и плазмата в процеса на термоядрен синтез. За целта са използвани изкуственият интелект DeepMind и TOKAMAK-a на Швейцарския плазмен център в EPFL.

Бъдещото развитие на термоядрения синтез изглежда обещаващо с успехите на JET и бъдещето отваряне на ITER. Следващата стъпка е развиването на енергиен реактор за термоядрен синтез от ново поколение, при който произвежданата енергия да надвишава с десетки пъти вложената. Работа по него се очаква да започне след 2030-а, а въвеждането в експлоатация да бъде едно десетилетие по-късно. Именно тогава ще се отговори на големия въпрос: "Как тази енергия ще се включи в електрическата мрежа?"

5 коментара
  • Най-харесваните
  • Най-новите
  • Най-старите
  • 1
    ss avatar :-P
    SS
    • - 2
    • + 3

    На бас , че първи ще са жълтите ...

    Нередност?
  • 2
    veli7820 avatar :-|
    veli7820
    • - 1
    • + 1

    До коментар [#1] от "SS":

    Те във всички научни открития са първи, нали?

    Нередност?
  • 4
    kratun.ko avatar :-P
    kratun.ko
    • - 1
    • + 2

    Важното е в лакомията си да не се увлечем, защото от хелия вода не се получава, а без вода, няма живот.

    Нередност?
Нов коментар