Fuzja jądrowa: co to jest?
Fuzja jądrowa - proces, który amerykańscy naukowcy z powodzeniem zademonstrowali w tym miesiącu, ma duże potencjalne zalety w porównaniu z funkcjonującymi obecnie elektrowniami jądrowymi, które działają na zupełnie innej zasadzie. Jeśli zostanie udoskonalona w formie, która może mieć zastosowanie w elektrowni, a nie tylko w zaawansowanym laboratorium rządowym, fuzja może zapewnić czyste źródło energii, które pozwala uniknąć wielu pułapek, nękających energię jądrową od dziesięcioleci.
Wszystkie istniejące elektrownie jądrowe wykorzystują rozszczepienie atomów zamiast syntezy jądrowej, która polega na ich stopieniu. Elektrownie rozszczepialne są zasilane granulkami uranu, które są wciśnięte w długie metalowe pręty. Uran musi być wydobywany i rafinowany, a po jego użyciu pozostaje odpad, radioaktywny przez tysiące lat. O ile nie są ponownie przetwarzane, odpady te muszą być starannie przechowywane i monitorowane przez kolejne dziesięciolecia.
Fuzja jądrowa: dlaczego jest bezpieczna?
Fuzja wykorzystuje jako paliwo dwa izotopy wodoru, najbardziej rozpowszechnionego pierwiastka we wszechświecie. Jeden z izotopów, deuter, jest łatwo dostępny w wodzie morskiej. Drugi, tryt, można wytworzyć, wystawiając lit, metal, który jest powszechnie używany w bateriach, na działanie neutronów. Fuzja łączy te dwa izotopy wodoru w hel, bez długotrwałych odpadów.
Zwolennicy twierdzą, że typy reaktorów termojądrowych, które są obecnie opracowywane, również nie mogłyby się stopić, tak jak to stało się podczas katastrofy w elektrowni jądrowej Fukushimie Daiichi w 2011 r. Osiągnięcie zapłonu w reaktorach wymaga ogromnej ilości energii, więc jeśli coś zakłóci proces, po prostu zatrzymuje się, zamiast kontynuować niekontrolowaną reakcję.
Fuzja jądrowa - źródło zasilania gwiazd
Energia syntezy jądrowej jest wytwarzana przez stapianie się atomów i jest źródłem energii gwiazd, których ogromna grawitacja miażdży razem atomy wodoru, tworząc hel. W przypadku syntezy jądrowej nie ma odpadów radioaktywnych, które przez dziesiątki lat zalegają na monitorowanych wysypiskach. To wyraźny kontrast z technologią rozszczepienia stosowaną obecnie w reaktorach jądrowych do wytwarzania energii elektrycznej.
Naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory w Departamencie Energii użyli laserów do bombardowania izotopów wodoru utrzymywanych w stanie przegrzanej plazmy w celu stopienia ich w hel, uwalniając w tym procesie energię neutronową i wolną od węgla.
Reakcja wytworzyła około 2,5 megadżuli energii w porównaniu z 2,1 megadżuli użytymi do zasilania laserów, co stanowi wzrost energii netto, który naukowcy próbują osiągnąć od dziesięcioleci.
Na komercyjne zastosowanie jeszcze poczekamy
Aby przenieść tę technologię z laboratorium, system fuzji musiałby być niedrogi i łatwy do zbudowania. Jednak test Lawrence'a Livermore'a wykorzystuje jedne z najpotężniejszych laserów, jakie kiedykolwiek zbudowano. Lasery użyte w doświadczeniu są duże, kosztowne i trudno dostępne do masowego zastosowania. Utrudniłoby to przekształcenie tego technicznego osiągnięcia w odnoszący sukcesy biznes.
To wskazuje na jeden z powodów, dla których komercyjne wykorzystanie energii termojądrowej może być jeszcze oddalone o dziesięciolecia, jeśli w ogóle uda się ją wykorzystać. Przełom, ogłoszony we wtorek przez Departament Energii USA, polegał na chwilowym zapłonie pojedynczej kapsułki z paliwem, nie jest to coś, co może napędzać elektrownię.