Stulbinantis proveržis: mokslininkai priartėjo prie beribio energijos šaltinio

Jungtinės Karalystės mokslininkai pasiekė svarbų žingsnį link švaresnės, saugios ir beveik beribės energijos. Tyrėjams pavyko kontroliuoti itin karštą plazmą savo eksperimentiniame reaktoriuje – obuolio formos „Mega Amp Spherical Tokamak Upgrade“ – naudojant mažas magnetines riteles. Tai reiškia, kad ateityje tokiu būdu galėtų būti gaminama daug elektros energijos be teršalų ir radioaktyvių atliekų, sumažinant priklausomybę nuo anglies ar kitų neekologiškų kuro šaltinių.

Eksperimentinis proveržis

Branduolinė sintezė yra ta pati reakcija, kuri maitina saulę. Ji vyksta, kai du lengvi atomai, pavyzdžiui, vandenilio, susijungia į sunkesnį atomą, pavyzdžiui, helį. Šio proceso metu išsiskiria didžiulė energija.

Skirtingai nei tradicinės branduolinės dalijimosi reakcijos, sintezė gamina labai mažai ilgalaikių radioaktyvių atliekų ir beveik nesukelia sprogimo pavojaus.

Problema yra ta, kad tokia reakcija labai sunkiai paleidžiama ir ją reikia nuolat palaikyti – jei kontrolė nutrūksta, reakcija sustoja. Be to, reikia išlaikyti itin aukštą temperatūrą ir plazmos stabilumą, kad reaktorius nesugriūtų.

Būtent čia atsirado Jungtinės Karalystės mokslininkų sukurto reaktoriaus „Mega Amp Spherical Tokamak Upgrade“ (MAST-U) eksperimentinis proveržis. 

Pirmą kartą sferiniame tokamake – specialiame reaktoriuje, skirtame branduolinei sintezei ir kompaktiškesniame, nei įprasti spurgos formos tokamakai – mokslininkai sugebėjo sėkmingai kontroliuoti pavojingus plazmos pliūpsnius, vadinamus krašto lokalizuotais režimais (ELM).

Šie smarkūs energijos pliūpsniai gali pažeisti reaktoriaus sienas, tačiau naudojant vadinamąsias „rezonansines magnetines perturbacijas“ tyrėjams pavyko juos valdyti.

Mokslininkų teigimu, sėkmingas ELM slopinimas sferiniame tokamake yra istorinis pasiekimas, įrodantys, kad pažangios kontrolės technologijos, sukurtos įprastiems tokamakams, gali veikti ir kompaktiškuose įrenginiuose.

Sintezės energija: švari energija ateičiai

Branduolinė sintezė gali turėti milžinišką poveikį aplinkai. Ji galėtų generuoti didelio masto ekologišką energiją, papildyti tokias prieinamas energijos formas, kaip vėjo ar saulės energija. Taip pat – sumažinti priklausomybę nuo teršiančių kuro šaltinių.

Be to, branduolinė sintezė nekenkia aplinkai – nesukelia oro ar vandens taršos. 

„Instagram“ paskyroje (@tokamakenergy) buvo parodyti plazmos impulsai veiksmo metu, leidžiantys pažvelgti, kaip mokslininkai eksperimentuoja su plazma sintezės reaktoriuose. 

Nors kol kas negalima tiksliai įvertinti, kiek kainuotų sintezės energija, mokslininkai pažymi, kad pradinis jos įgyvendinimo kaštas būtų didesnis. Tačiau su laiku ir didesniu gamybos mastu energija gali tapti prieinamesnė. Dabartinis sintezės reakcijos rekordas – 22 minutės.