Sel nädalal jõudis kogu maailmas pealkirjadesse uudis, et Californias asuv Lawrence Livermore'i riiklik labor on saavutanud termotuumasünteesi ajaloolise verstaposti, genereerides reaktsiooni vabastamise vajadusest rohkem energiat. Midagi, mis toob inimkonna pisut lähemale säästva ja peaaegu piiramatu energia valdamisele, mis tähed loomulikult sütitab, kuid mida me siin, Maal, alles kontrollime.
Saavutus on olnud võimalik tänu kolme Ameerika jalgpalliväljaku suurusele kümnekorruselisele rajatisele ja 60-aastasele tööle. See pole aga ainus projekt, mille eesmärk on taastoota meie Päikesest iga päev kiirgavat energiat ja mis võib olla vastus kliimamuutustele.
Kahtlemata on potentsiaali ja rahvusvahelise osaluse tõttu maailma etaloniks rahvusvaheline termotuumareaktor (ITER), megaprojekt, milles osalevad Euroopa Liidu riigid, Jaapan, USA, Lõuna-Korea, India, Venemaa ja Hiina.
2006. aastal kirjutasid nad kõik alla lepingule luua Cadarache'is (Prantsusmaa) suurim reaktori prototüüp, mis eales ehitatud, mis tõestab, et termotuumasünteesienergia on tõepoolest elujõuline energiaallikas. See erineb NIF-ist ennekõike selle poolest, et suudab meie laborites taasluua tähtede rõhu- ja temperatuuritingimusi: Põhja-Ameerika labor põhineb aga inertsiaalsel sulgemissüsteemil, meetodil, mis kasutab kiirte eeliseid. võimsate laserite abil deuteeriumi ja triitiumi tuumade kokkusurumiseks hernest väiksemas keras, kasutab ITER tohutuid ja võimsaid magneteid – magnetilist piiramist –, et juhtida põlevat plasmat, milles energia genereeritakse tohutus sõõrikukujulises mahutis. energia leke.
Ja selle meetodiga loodab ta seda teha tõhusamalt kui NIF: kuigi Livermore'i katse suudab genereerida kaks korda rohkem energiat, kui reaktsioon käivitamiseks vajas, lubas ITER seda võimendust suurendada kuni kümme korda. Ja mitte ainult seda, vaid selle eesmärk on pikendada rekordit 500 sekundini suurel võimsusel (veidi üle 8 minuti) ja 1.500 sekundini keskmise võimsusega (25 minutit) töö, mida NIF-i reaktor on ainult (hetkel) säilitanud. paar miljardit sekundit. Siiski on see veel 80% ehitamisel ja katsed algavad alles 2028. aastal. Mõelge siis praegu NIF-i omadele.
Euroopa panus
"Kuid rivaalitsemist pole," ütles Sevilla ülikooli aatomi-, molekulaar- ja tuumafüüsika professor Eleonora Viezzer. “Meil on nende üle hea meel; "See ei ole väheste saavutus, see on midagi head kogu ühiskonnale." Viezzer, keda hiljuti tunnustati ühe füüsikaauhinnaga, mille sponsoriks on BBVA sihtasutus koos Hispaania Kuningliku Füüsikaühinguga (RSEF), on töötanud mitme olemasoleva peamise eksperimentaalreaktoriga, sealhulgas organisatsiooniga Join European Torus (JET). Euroopa vara, et energia "püha graali" otsimisel ei jääks maha. Ja praegu ei lähe see sugugi halvasti, sest JET, omamoodi "miniatuurne" ITER - täpsemalt kümme korda väiksem tokamak mudel - suutis mullu veebruaris genereerida 59 megadžauli 5 sekundi jooksul.
Aeg, mis võib tunduda triviaalne, kuid füüsika uurimise seisukohalt on see peaaegu nii, nagu oleks plasma "külmunud". Midagi, mis on veidi juhtunud ka bürokraatiaga, mis valitseb seda "väikest" reaktorit, mida juhib küll Euroopa konsortsium EUROfusion, kuid mis asub Brexiti territooriumil, täpsemalt Culhami linnas Oxfordi lähedal. „Isegi, see on haldustasandil tekkimas; Kolleegidega me ei vaata, kes on ühest või teisest kohast, teaduskoostöö jääb samaks,” ütleb Viezzer.
JET koos NIF-iga on ainsad aktiivsed rajatised maailmas, mis töötavad deuteeriumi ja triitiumiga, kahe vesiniku isotoobiga, mis soodustavad termotuumasünteesi reaktsioone. Deuteeriumi on üsna lihtne saada: seda leidub merevees; Triitiumi saamine on aga keerulisem element: alles tulevikus saavutatakse 'in situ' tekkivad lukustumisreaktsioonid, hetkel on vaja seda liitiumist ekstraheerida.
Tuumasünteesi esitletakse seega praktiliselt piiramatu, puhta ja keskkonnasäästliku energiaallikana, kuna see ei tekita pikaajalisi radioaktiivseid jäätmeid. Erinevalt tuumalõhustumisest on tuumasünteesis lisaks kauakestvate radioaktiivsete jäätmete tekkele füüsiliselt võimatu tekkida Tšernobõli või Fukushima omaga sarnane episood, kuid kukkumise korral kustub reaktsioon ise.
Teine tähelepanuväärne projekt on SPARC legendaarse Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi (MIT) rajatistes. Mitmed ettevõtted ja isiksused (nende hulgas Microsofti looja Bill Gates; ja Amazoni magnaat Jeff Bezos) on sellele kõrgel temperatuuril ülijuhtivatel magnetitel põhinevale mudelile nii tugevalt panustanud, et selle loojad väidavad, et nad loovad „magneti võimsaim väli, mis kunagi Maal loodud on." Tegelikult on nad nii kindlad, et lubavad, et neil on prototüüp, mis suudab NIF-i verstaposti uuesti luua, kuigi seekord magnetkinnitusseadmes, mis on valmis 2025. aastaks.
„Oluline on märkida, et SPARC ei ole elektritootmisreaktor, vaid pigem teaduslik ja tehnoloogiline eksperiment, mille käigus meie assistent püüab optimeerida tuleviku reaktoreid, valideerida meie mudeleid ja näidata, et termotuumasünteesi on võimalik ja paljutõotav. "Pablo Rodríguez-Fernández, MIT plasma- ja termotuumasünteesi teaduskeskuse SPARC projektis osalev teadlane, selgitas ABC-le. «See samm enne energiatootmisjaama on väga oluline, kuna aastate jooksul tehtud katsed on veel kaugel nendest füüsilistest mehhanismidest, mis elektritootmisreaktorites on vajalikud, mistõttu on vaheetapp, nagu SPARC ja ITER, on hädavajalik.”
Aasia päikesed
Mitte ainult läänemaailmal pole oma tehispäikest. Aasia on samuti sellest uuest energiast väga huvitatud. Jaapan – Euroopa koostöös – avab lähikuudel JT-60SA. See asub Ibaraki prefektuuris ja on tokamaki tüüpi, nagu JET. Kuid see ületab oma suuruse, nii et see on kuni ITERi avamiseni oma klassi suurim prototüüp.
Hiinal on omalt poolt mitu mudelit, kuigi kõige tipptasemel on eksperimentaalne täiustatud ülijuhtiv tokamakreaktor EAST. See üksinda deuteeriumiga töötav masin on teadlaste poolt viimse piirini viidud ja on suutnud hoida plasma temperatuuri 120 miljonit kraadi Celsiuse järgi 101 sekundit; ja pikendada 1.056 sekundini (17 minutini) madalaimal temperatuuril: 70 miljonit kraadi Celsiuse järgi. EAST-nädalal lõi Lõuna-Korea KSTAR-i prototüübi, mis 2021. aasta jaanuaris suutis 100 sekundiga saavutada 20 miljonit kraadi Celsiuse järgi.
Oluline on selgitada, et kõik need prototüübid on endiselt katsed: hetkel ei edasta ükski neist loodud energiat näiteks elektrivõrku ega ka kaubanduslikud termotuumasünteesi reaktorid. Selleks tuleb ekspertide sõnul oodata vähemalt järgmise kümnendini. "Raske on hinnata, millal on võimalik kasutada termotuumasünteesi energiaallikana," ütleb Rodríguez-Fernández. Arvan siiski, et ühinemisel tekkiva erafinantseerimise ja viimastel aastatel toimunud edusammude tõttu näeme elektritootmise esimesi prototüüpe umbes 2030. aastate teisel poolel. Viezzer nõustub: „Kindlasti on termotuumasünteesi vallas käes otsustav ja väga põnev aeg. "Ma arvan, et me oleme põlvkond, kes näeb selle paljutõotava uue energiaallika levikut."
