Przełom w fuzji jądrowej. Ekspert wyjaśnia dlaczego jest on ogromnym i ważnym osiągnięciem
Po dziesięcioleciach badań naukowcy z Ministerstwa Energii w USA osiągnęli w końcu bardzo istotny i wyczekiwany przełom. Udało im się uzyskać więcej energii z reakcji termojądrowej niż użyto do jej rozpoczęcia.
- Wyniki eksperymentu zakomunikowane na konferencji przez zespół z NiF są pewnego rodzaju kumulacją wielu lat pracy nad fuzją dla celów energetycznych. Jest to bardzo istotne zagadnienie z punktu widzenia naukowca jak i zwykłego śmiertelnika, który może w przyszłości stać się beneficjentem tej technologii. Zagadnienie z naukowego punktu widzenia nie jest skomplikowane, gdyż jest to łączenie lekkich izotopów wodoru Deuteru i Trytu, wskutek czego otrzymujemy He i neutron – komentuje dla serwisu BiznesInfo.pl dr. Marcin Rosiński - kierownik Zakładu Fizyki i Zastosowań Plazmy Laserowej w warszawskim Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy im. Sylwestra Kaliskiego.
„Proces ten jest paliwem dla gwiazd które produkują energię właśnie w taki sposób. Niestety trudno jest zainicjować ten proces w warunkach ziemskich, gdyż nie mamy tak ogromnej grawitacji jaka występuje w gwiazdach, dlatego aby proces syntezy mógł być zainicjowany konieczne jest sztuczne wytworzenie warunków jakie panują w gwiazdach. Dla celów fuzji w kontekście przyszłej elektrowni prowadzi się badania w dwóch typach urządzeń różniących się sposobem działania: magnetyczne i bezwładnościowe (przy użyciu laserów). W pierwszej metodzie, pole magnetyczne wykorzystywane jest do utrzymywania plazmy (jonów) skupionych blisko siebie, podczas równoczesnego ich podgrzewania za pomocą mikrofal lub innych źródeł energii. Metoda magnetycznego utrzymywania plazmy wykorzystywana jest w tokamakach. W metodzie bezwładnościowej malutka kapsułka wodorowa jest poddawana działaniu wielu wysokoenergetycznych promieni laserowych w bardzo krótkim czasie. W efekcie jest ściskana i ogrzewana do tak wysokich wartości ciśnienia i temperatury, że możliwa staje się fuzja jądrowa” – informuje dr. Marcin Rosiński.
"Badania idą w dobrym kierunku"
Dr. Rosiński uważa, że wyniki eksperymentu Amerykanów są ogromnym przełomem, bo dotychczasowe badania zbliżały nas przez lata do tego momentu, ale ze względu na dopracowywanie szczegółów naukowych i technologicznych trwało to dość długo. Obecnie jesteśmy na etapie demonstracji, że fuzja w warunkach ziemskich na potrzeby energetyki jest możliwa. Uzyskany dodatni bilans zwrotny, czyli wytworzenie nadwyżki energii (3,15 MJ) uzyskanej z syntezy do energii dostarczonej przez lasery (2,05 MJ) do paliwa termojądrowego demonstruje, że badania idą w dobrym kierunku i robiąc ten ogromny krok możemy myśleć realnie o zastosowaniu tego procesu w energetyce.
„Jednak, aby fuzja laserowa mogła mieć praktyczne zastosowanie, niezbędne jest prowadzenie dalszych badań i budowa bardziej wydajnych laserów o większej repetycji, tak aby częstotliwość oddziaływania z kulką paliwową mogła zachodzić częściej. Powtarzalność jest tutaj bardzo istotna, gdyż nie wystarczy pojedyncze oddziaływanie tylko konieczna jest praca „prawie” ciągła tak jak się to odbywa w konwencjonalnych reaktora rozszczepieniowych. Aby to osiągnąć rozwijane muszą być nowe technologie w budowie laserów jak i materiałów z którego zbudowana jest „kulka paliwowa”. W eksperymencie w NiF używana jest pośrednia metoda oświetlania paliwa przy pomocy zewnętrznego kubeczka, w którym się znajduje kulka paliwowa typu hohlraum (zdjęcie obrazujące, Internet)” – komentuje dla portalu BiznesInfo.pl dr. Rosiński.
Dr Rosiński podaje, że precyzja wykonania tego elementu z jednoczesnym oświetleniem go przy użyciu 192 wiązek laserowych jest kluczowa dla wydajności procesu i sukcesu samozapłonu.
Przed naukowcami jeszcze sporo pracy
"Droga do wybudowania elektrowni termojądrowej jest nadal dość skomplikowana i przed naukowcami jeszcze dużo pracy. Najnowszy eksperyment pokazuje jednak, że jej powstanie właśnie na bazie fuzji inercyjnej, czyli zasilanej laserami wydaje się być osiągalne. Nie możemy w tym momencie określić przedziału czasowego, kiedy energia z fuzji może płynąć do zwykłego użytkownika jest to bardzo złożony proces ewolucji naukowej który odpowiednio zaaranżowany można przyspieszyć dzięki zwiększeniu środków na te badania, ze względu na drożejące i kończące się paliwa kopalne, ze względu na chęć produkcji czystej energii co dla Planety byłoby ogromnym oddechem. Można konsumować ten sukces naukowy na wiele sposobów, ale niewątpliwie jest to koło zamachowe by przy okazji a raczej na potrzeby fuzji rozwijać inne gałęzie nauki, przemysłu i technologii, które mogą również być bardzo cenne z perspektywy zwykłego człowieka." - wyjaśnia ekspert.
- Układy laserowe będą rozwijane a budowany nowy tokamak ITER, którego uruchomienie planowane jest na 2025/26 rok, pokażą jak szybko możemy myśleć zupełnie realnie nad elektrownią fuzyjną. Sukces uwarunkowany jest wieloma czynnikami makro i mikro ekonomicznymi również o których nie możemy zapomnieć a które mogą mieć znaczący wpływ na tempo prowadzonych badań - podsumowuje dr. Marcin Rosiński, kierownik Zakładu Fizyki i Zastosowań Plazmy Laserowej w warszawskim Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy im. Sylwestra Kaliskiego.
