Źródło mówi, że amerykańscy naukowcy dokonali długo oczekiwanego przełomu w dziedzinie syntezy jądrowej

CNN
—

Po raz pierwszy amerykańscy naukowcy z National Ignition Facility w Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii z powodzeniem wytworzyli reakcję syntezy jądrowej, która zaowocowała zyskiem energii netto, jak potwierdziło CNN źródło zaznajomione z projektem.

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

Wynik testu będzie dużym krokiem naprzód w trwającym od dziesięcioleci dążeniu do uwolnienia nieskończonej ilości czystej energii, która mogłaby pomóc zakończyć naszą zależność od paliw kopalnych. Przez dziesięciolecia naukowcy próbowali odtworzyć syntezę jądrową — rodzaj syntezy, która napędza Słońce.

Sekretarz energii USA Jennifer Granholm ogłosi we wtorek o „wielkim przełomie naukowym”, ogłosił w niedzielę departament. Przełom został zgłoszony jako pierwszy Financial Times.

Fuzja nuklearna Występuje, gdy dwa lub więcej atomów łączy się ze sobą, tworząc dużą masę energii w postaci ciepła. W przeciwieństwie do rozszczepienia jądrowego, które napędza energię elektryczną na całym świecie, nie wytwarza długotrwałych odpadów radioaktywnych.

Naukowcy na całym świecie robią postępy, stosując różne metody, aby osiągnąć ten sam cel.

Program National Ignition Facility generuje energię poprzez syntezę jądrową, znaną jako „termojądrowa fuzja bezwładnościowa”. W praktyce amerykańscy naukowcy wystrzeliwują napędzaną wodorem cząstkę w układ prawie 200 laserów, zasadniczo wytwarzając bardzo szybkie, powtarzalne wybuchy z szybkością 50 razy na sekundę.

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

Tony Rolstone, ekspert ds. syntezy jądrowej na wydziale inżynierii Uniwersytetu Cambridge, powiedział CNN: „Występują u nich reakcja termojądrowa, bombardując zewnątrz promieniami świetlnymi. Ogrzewają otoczenie, co tworzy falę uderzeniową”.

Chociaż zysk netto energii z syntezy jądrowej jest duży, jest znacznie mniejszy niż to, co jest potrzebne do ogrzewania sieci energetycznych i budynków.

„To mniej więcej tyle, ile potrzeba do zagotowania 10 czajników wody” – powiedział Jeremy Chittenden, współdyrektor Center for Passive Fusion Research w Imperial College London. „Aby zamienić to w elektrownię, musielibyśmy zrobić ogromną przyrost energii — musiałby być znacznie wyższy”.

W Anglii naukowcy próbują osiągnąć ten sam rezultat za pomocą gigantycznej maszyny w kształcie pączka z gigantycznymi magnesami, zwanej tokamakiem.

Po wstrzyknięciu niewielkiej ilości paliwa do tokamaka uruchamiane są gigantyczne magnesy, które wytwarzają plazmę. Plazma musi osiągnąć co najmniej 150 milionów stopni Celsjusza, czyli 10 razy więcej niż jądro Słońca. Wiąże ze sobą cząsteczki paliwa. W przypadku syntezy jądrowej stopiony produkt ma mniejszą masę niż pierwotne atomy. Brakująca masa staje się ogromną ilością energii.

Neutrony, które wydostają się z plazmy, uderzają następnie w „koc” w ściany tokamaka, a ich energia kinetyczna jest przekształcana w ciepło. Ciepło to można wykorzystać do podgrzewania wody, wytwarzania pary i turbin energetycznych.

W zeszłym roku naukowcom pracującym w pobliżu Oksfordu udało się wygenerować rekordowy poziom trwałej energii. Trwało to jednak tylko 5 sekund.

Niezależnie od tego, czy wykorzystuje magnesy, czy wystrzeliwuje cząsteczki za pomocą laserów, rezultat jest taki sam: ciepło jest kluczem do wytwarzania energii w procesie wiązania atomów.

Głównym wyzwaniem w wykorzystaniu energii termojądrowej jest utrzymanie jej na tyle długo, aby zasilić sieci energetyczne i systemy grzewcze na całym świecie.

Chittenden i Rulesstone powiedzieli CNN, że naukowcy na całym świecie muszą teraz radykalnie zwiększyć skalę swoich programów syntezy jądrowej i obniżyć koszty. Potrzeba lat dalszych badań, aby uczynić to komercyjnie opłacalnym.

„W tej chwili poświęcamy dużo czasu i pieniędzy na każdy test, który wykonujemy” – powiedział Chittenden. „Musimy znacznie obniżyć koszty”.

Mimo to Chittenden nazwał ten nowy rozdział w syntezie jądrowej „prawdziwym przełomowym momentem”.

Rollstone powiedział, że należy wykonać więcej pracy, aby opracować syntezę jądrową do wytwarzania energii elektrycznej na skalę komercyjną.

„Kontrargumentem jest to, że wynik ten jest daleko od rzeczywistego zysku energii potrzebnego do wytworzenia energii elektrycznej” – powiedział. „Można więc powiedzieć, że jest to zwycięstwo nauki, ale daleko mu do dostarczania użytecznej energii”.