Źródło mówi, że amerykańscy naukowcy osiągają długo oczekiwany przełom w syntezie jądrowej

CNN
–

Po raz pierwszy amerykańskim naukowcom z National Ignition Facility w Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii udało się wytworzyć reakcję syntezy jądrowej, która wygenerowała wzrost energii netto, potwierdziło CNN źródło zaznajomione z projektem.

Oczekuje się, że Departament Energii USA oficjalnie ogłosi włamanie we wtorek.

Wynik eksperymentu będzie ogromnym krokiem w trwającym od dziesięcioleci dążeniu do odblokowania nieskończonego źródła czystej energii, która może pomóc zakończyć zależność od paliw kopalnych. Naukowcy od dziesięcioleci próbowali odtworzyć syntezę jądrową – replikę syntezy jądrowej, która napędza słońce.

Departament Energii USA Jennifer Granholm ogłosił we wtorek „wielki przełom naukowy”, ogłosił w niedzielę Departament Energii. Włamanie zostało po raz pierwszy zgłoszone przez Financial Times.

Fuzja nuklearna Występuje, gdy dwa lub więcej atomów łączy się w jeden większy, w procesie, który generuje ogromną ilość energii w postaci ciepła. W przeciwieństwie do rozszczepienia jądrowego, które zapewnia energię elektryczną na całym świecie, nie generuje długożyciowych odpadów radioaktywnych.

Naukowcy z całego świata powoli czynią postępy w kierunku tego przełomu, stosując różne metody, aby osiągnąć ten sam cel.

Projekt National Ignition Facility wytwarza energię z syntezy jądrowej w drodze tak zwanej „termojądrowej syntezy inercyjnej”. W praktyce amerykańscy naukowcy wystrzeliwują granulki zawierające paliwo wodorowe w układzie prawie 200 laserów, zasadniczo wywołując serię niezwykle szybkich eksplozji powtarzanych z szybkością 50 razy na sekundę.

Energia zebrana z neutronów i cząstek alfa jest pobierana w postaci ciepła, a ciepło to jest kluczem do produkcji energii.

„Powstrzymują reakcję syntezy jądrowej, bombardując zewnętrzną powierzchnię laserami” – powiedział CNN Tony Rolston, ekspert od syntezy jądrowej z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Cambridge. „Ogrzewają na zewnątrz. To powoduje szok.”

Chociaż uzyskanie zysku netto energii z syntezy jądrowej to wielka sprawa, dzieje się to na znacznie mniejszą skalę niż to, co jest potrzebne do obsługi sieci elektrycznych i ogrzewania budynków.

„Chodzi o to, czego potrzeba do zagotowania 10 czajników wody” – powiedział Jeremy Chittenden, współdyrektor Centre for Inertial Fusion Studies w Imperial College London. „Aby przekształcić to w elektrownię, musimy uzyskać większe zyski energii – potrzebujemy, aby były znacznie większe”.

W Wielkiej Brytanii naukowcy pracują z gigantyczną maszyną w kształcie pączka wyposażoną w gigantyczne magnesy, zwaną tokamakiem, aby uzyskać ten sam rezultat.

Po wstrzyknięciu niewielkiej ilości paliwa do tokamaka uruchamiane są gigantyczne magnesy, które wytwarzają plazmę. Temperatura plazmy musi osiągnąć co najmniej 150 milionów stopni Celsjusza, czyli 10 razy więcej niż jądro Słońca. Zmusza to cząsteczki paliwa do połączenia się w jedną. W przypadku syntezy jądrowej stopiony produkt ma mniejszą masę niż pierwotne atomy. Utracona masa zamienia się w ogromną ilość energii.

Neutrony, które są w stanie uciec z plazmy, uderzają następnie w „koc” wyściełający ściany tokamaka, a ich energia kinetyczna jest przekazywana w postaci ciepła. Ciepło to można następnie wykorzystać do podgrzewania wody, wytwarzania pary i napędzania turbin do wytwarzania energii.

W zeszłym roku naukowcy pracujący w pobliżu Oksfordu byli w stanie wygenerować rekordową ilość zrównoważonej energii. Trwało to jednak tylko 5 sekund.

Niezależnie od tego, czy używa się magnesów, czy strzela laserami, rezultat jest ostatecznie taki sam: ciepło utrzymywane w procesie łączenia atomów jest kluczem do produkcji energii.

Wielkim wyzwaniem związanym z wykorzystaniem energii termojądrowej jest utrzymanie jej działania na tyle długo, aby mogła zasilać sieci elektryczne i systemy grzewcze na całym świecie.

Chittenden i Roulstone powiedzieli CNN, że naukowcy na całym świecie muszą teraz pracować nad znacznym rozszerzeniem zakresu projektów syntezy jądrowej, a także obniżyć koszty. Uzyskanie opłacalności komercyjnej wymagałoby lat badań.

„W tej chwili poświęcamy ogromną ilość czasu i pieniędzy na każdy przeprowadzany przez nas eksperyment” – powiedział Chittenden. „Musimy znacznie obniżyć koszty”.

Niemniej jednak Chittenden nazwał ten nowy rozdział syntezy jądrowej „bardzo realnym i ekscytującym przełomowym momentem”.

Roulstone powiedział, że jest jeszcze dużo do zrobienia, aby fuzja była w stanie wytwarzać energię elektryczną na skalę komercyjną.

„Kontrargumentem jest to, że wynik ten jest daleko od faktycznego zysku energii wymaganego do wytworzenia energii elektrycznej” – powiedział. „Możemy więc powiedzieć (to) sukces dla nauki, ale daleki od dostarczania użytecznej energii”.