Fuzja jądrowa to reakcja, która zachodzi w jądrze gwiazd, np. Słońca. Teraz naukowcy z Oxfordshire ustanowili nowy rekord w ilości energii uwalnianej podczas długotrwałej reakcji termojądrowej w laboratorium.
Naukowcy z Joint European Torus (JET), eksperymentalnego projektu syntezy jądrowej w Oxfordshire, wygenerowali 59 megadżuli ciepła – co odpowiada około 14 kg trotylu – podczas pięciosekundowej fuzji termojądrowej. To ponad dwukrotnie więcej niż poprzedni rekord 21,7 megadżuli ustanowiony w 1997 r. przez ten sam obiekt – informuje The Guardian.
Zdaniem naukowców, chociaż eksperyment uwalniał energię termojądrową tylko przez pięć sekund, dowiódł, że paliwo w termoreaktorach jądrowych można wykorzystywać w sposób zrównoważony, i w przyszłości – o wiele dłużej.
Ogłoszony w środę wyczyn jest wynikiem ponad dwóch dekad testów i udoskonaleń w Culham Center for Fusion Energy. Okrzyknięto go “kamieniem milowym” na drodze do syntezy jądrowej, która miałaby stać się w przyszłości opłacalnym i zrównoważonym niskoemisyjnym źródłem energii.
Naukowcy są zgodni, że to przełom, który może pozwolić walczyć ze zmianami klimatu poprzez znalezienie stabilnego i zeroemisyjnego źródła energii.
– Oczywiste jest, że musimy wprowadzić znaczące zmiany, aby zaradzić skutkom zmian klimatycznych, a fuzja ma w tym obszarze duży potencjał – powiedział Guardianowi prof. Ian Chapman, dyrektor naczelny Brytyjskiego Urzędu Energii Atomowej.
Energia termojądrowa nie emituje gazów cieplarnianych, a 1 kg paliwa termojądrowego zawiera około 10 mln razy więcej energii niż 1 kg węgla, ropy naftowej lub gazu.
Fuzja jądrowa – o co chodzi?
Naukowcy od lat badają, czy da się bezpiecznie produkować energię uzyskaną poprzez kontrolowaną syntezę jądrową na dużą skalę. To właśnie ten proces, zwany też fuzją jądrową, zachodzi w gwiazdach, na przykład wewnątrz słońca.W fuzji termojądrowej można uzyskać z gazu gorącą plazmę – zjonizowaną materię. To z niej naukowcy chcą uzyskiwać wielkie ilości energii.
Energię uzyskuje się przy pomocy zjawiska fuzji, czyli kontrolowanej reakcji syntezy termojądrowej. Fuzja to zjawisko powszechne w kosmosie, tam, gdzie panują niezwykle wysokie temperatury i jest duża gęstość atomów.
Czytaj też: Ekonomista Saxo: Polityka energetyczna UE jest “nierozważna”, bo odsuwa atom, a wspiera gaz
Nauka w XX wieku nauczyła się usidlać ten proces w warunkach laboratoryjnych z atomami deuteru i trytu. Deuter jest powszechnie dostępny w wodzie morskiej, tryt jest niezwykle rzadki i wytwarzany w reaktorach jądrowych.
W laboratorium proces ten wymaga jednak dziesięciokrotnie wyższej temperatury niż ta wewnątrz Słońca (150 milionów stopni Celsjusza). Szybko poruszające się atomy w wysokich temperaturach zderzają się. Z takich zderzeń cząsteczek wodoru powstają cięższe atomy helu. Moment ten, to chwila, gdy gaz staje się plazmą – zjonizowanym stanem materii podobnym do gazu. W tym procesie uwalniają się ogromne ilości energii.
Rekord produkcji ciepła
JET, w którym padł nowy rekord, jest zbudowany tak, by móc podgrzać plazmę do tych rekordowych temperatur.
Eksperymenty w JET skupiły się na tym, czy fuzja jest wykonalna z paliwem opartym na wspomnianych dwóch izotopach wodoru, deuteru i trytu, które łączą się, tworząc hel. Najnowsze wyniki sugerują, że tak jest.
Ta wiedza zostanie wykorzystana w największym eksperymentalnym projekcie termojądrowym Europy – reaktorze Iter. Reaktor powstaje na obszarze 180 hektarów w południowej Francji, w miejscowości Saint-Paul-lès-Durance. W projekt zaangażowanych jest 35 państw, a jego koszt przekroczy 10 mld euro.
Iter ma on rozpocząć spalanie paliwa deuterowo-trytowego w 2035 roku i docelowo generować więcej ciepła, niż jest potrzebne do utrzymania plazmy w wysokiej temperaturze. Ma on umożliwić powstanie w przyszłości europejskiej demonstracyjnej elektrowni, która wytwarza więcej energii elektrycznej niż zużywa i jest podłączona do sieci.
Więcej o reaktorze Iter (jak wygląda, gdzie powstaje, kiedy zacznie działać, ile kosztuje), a także procesie fuzji termojądrowej, piszemy w poniższym tekście:
ITER – czym jest reaktor, w którym za rekordowe sumy UE chce odtworzyć procesy z jądra Słońca