0
Naučnici koji proučavaju energiju nuklearne fuzije u Nacionalnoj laboratoriji „Lorens Livermor“ u Kaliforniji objavili su u utorak da su dostigli dugo očekivanu prekretnicu u reprodukciji snage sunca u laboratoriji.
To je izazvalo uzbuđenje javnosti jer su naučnici decenijama pričali o tome kako bi fuzija, nuklearna reakcija zbog koje zvezde sijaju, mogla da obezbedi izvor nepresušne energije.
Šta je zapravo fuzija?
Fuzija je proces tokom kog se više atomskih jezgara spajaju u jedno, teže jezgro. Unutar Sunca i drugih zvezda, fuzija neprekidno kombinuje atome vodonika u helijum, proizvodeći sunčevu svetlost i toplotu koja dalje obasjava planete.
U eksperimentalnim reaktorima i laserskim laboratorijama na Zemlji, fuzija ima reputaciju veoma čistog izvora energije. Međutim, nju nije lako dostići.
U naporima naučnika da kontrolišu neposlušnu moć fuzije, njihovi eksperimenti su do sada uvek više trošili, nego što su stvarali energije.
Rezultat objavljen u utorak je prva reakcija fuzije u laboratorijskom okruženju koja je zapravo proizvela više energije nego što je bilo potrebno da se reakcija pokrene.
Ako se fuzija može primeniti u komercijalne svrhe, ona bi ponudila izvor energije bez zagađenja i gasova staklene bašte izazvanih sagorevanjem fosilnih goriva i opasnog radioaktivnog otpada koji prave sadašnje nuklearne elektrane.
Za postizanje održive nuklearne fuzije postoje dva pristupa. Jedan je da se koriste magnetna polja da zadrže plazmu, dok drugi koristi lasere (kao što je slučaj sa laboratorijom u Kaliforniji).
Dosadašnji pokušaji fuzije prvenstveno su koristili reaktore u obliku krofne poznate kao tokamaki u kojima se vodonik zagreva na dovoljno visoke temperature da se elektroni odvoje od jezgara vodonika, stvarajući ono što zovemo plazma – posebno agregatno stanje sastavljeno od oblaka pozitivno naelektrisanih jona i negativno naelektrisanih elektrona. Magnetna polja zarobljavaju plazmu u obliku krofne, a jezgra se spajaju, oslobađajući energiju u obliku neutrona.
Kako je teklo istraživanje
Izgradnja fuzionog reaktora u Kaliforniji (National Ignation Facility) je počela 1997, a prva istraživanja su pokrenuta 2009. godine. Međutim, postrojenje tada jedva da je stvaralo bilo kakvu fuziju.
U 2014. godini, naučnici su konačno prijavili određeni uspeh, ali proizvedena energija je bila neznatna — ekvivalent onome što sijalica od 60 vati potroši za pet minuta.
Napredak u narednih nekoliko godina bio je takođe mali i neznatan.
U avgustu 2021. godine, naučnici su uspeli da proizvedu mnogo veći nalet energije — 70 procenata od uložene, što je tada bio solidan uspeh.
Programski direktor za fiziku i dizajn oružja u Livermoru Mark Herman, rekao je da su istraživači potom izveli niz eksperimenata kako bi bolje razumeli iznenađujući uspeh u avgustu i radili na tome da povećaju energiju lasera za skoro 10 odsto i unaprede dizajn vodoničnih meta.
BREAKING NEWS: This is an announcement that has been decades in the making.
— U.S. Department of Energy (@ENERGY) December 13, 2022
On December 5, 2022 a team from DOE's @Livermore_Lab made history by achieving fusion ignition.
This breakthrough will change the future of clean power and America’s national defense forever. pic.twitter.com/hFHWbmCNQJ
Prvi laserski udar na 2,05 megadžula izveden je sledećeg meseca, a taj pokušaj proizveo je 1,2 megadžula fuzione energije, što opet nije moglo da se nazove uspehom.
To se sve promenilo 5. decembra u 1 posle ponoći kada su 192 gigantska lasera u fuzionom reaktoru eksplodirala u mali cilindar veličine gumice za olovku, koji je sadržao smrznutu pločicu vodonika obloženu dijamantom. To je prvi put da je proizvedeno više energije nego što je bilo potrebno za pokretanje reakcije.
„Jednostavno rečeno, ovo je jedno od najimpresivnijih naučnih dostignuća 21. veka“, kaže američka ministarka energetike Dženmifer Grahholm.
„Danas želimo da poručimo svetu da je ovo ogromno naučno dostignuće i da je Amerika ovim pomerila nauku napred“, dodaje.
Za komercijalne primene nuklearne fuzije još uvek postoje određene prepreke koje su više tehničke, nego naučne prirode.
NIF jeste najmoćniji laser na svetu, ali je spor i neefikasan i oslanja se na decenijama staru tehnologiju. Aparat, veličine sportskog stadiona, dizajniran je da izvodi osnovne naučne eksperimente, a ne da služi za proizvodnju električne energije.
Iako je najnoviji eksperiment proizveo neto energetski dobitak u poređenju sa energijom od 2,05 megadžula u dolaznim laserskim snopovima, NIF-u je bilo potrebno da izvuče 300 megadžula energije iz električne mreže da bi generisao kratki laserski impuls.
For the first time in history scientists have achieved Nuclear Fusion. This is equivalent to the same energy that powers the sun‼️😳 pic.twitter.com/ikEeP468KH
— Daily Loud (@DailyLoud) December 14, 2022
„To je ono na čemu ćemo raditi narednih godina“, kaže dr Herman. „Ovi eksperimenti pokazuju da čak i malo više laserske energije može napraviti veliku razliku.“
Još jedan od problema je i taj što je nuklearni reaktor praktično jednokratan. Trenutno se može pokrenuti samo na određeno vreme, a zatim su potrebni sati hlađenja pre nego što se može ponovo uključiti. U smislu komercijalne upotrebe, ovo je još uvek veliki problem.
***
