Eksperymenty w badaniach nad syntezą jądrową gwałtownie przyspieszyły rozwój tej dziedziny nauki w ciągu ostatnich trzech lat. Laboratoria na całym świecie zaczęły osiągać wyniki, które do tej pory były poza ich zasięgiem. Przełomowe stały się trzy eksperymenty. W pierwszym z nich, z 2021 roku, eksperymentalny zaawansowany nadprzewodzący tokamak (EAST) w Hefei w Chinach pobił poprzednie rekordy, utrzymując reakcję trwałej syntezy przez 1056 sekund, czyli blisko 20 minut. W tym samym roku Joint European Torus (JET) w Oxfordshire pobił swój rekord wartości energii uzyskanej w czasie syntezy jądrowej z 1997 roku. W 2021 roku w pojedynczym eksperymencie termojądrowym naukowcy osiągnęli ponad dwukrotny wzrost mocy, wytwarzając 59 megadżuli energii.
Legendarny eksperyment
Jednak eksperymentem, który naprawdę stanowi punkt zwrotny w rozwoju technologii termojądrowej, został zaprojektowany i wykonany przez badaczy z National Ignition Facility (NIF) w Lawrence Livermore National Laboratory w grudniu 2022 roku. Naukowcy pokonali najważniejszą barierą syntezy jądrowej: wytworzenia energii o większej mocy, niż była niezbędna do przeprowadzenia eksperymentu. W ramach próby wiązka lasera o mocy 2,05 megadżuli przeniosła energię 2,05 megadżuli na maleńką kulkę paliwa termojądrowego wielkości ziarnka pieprzu, wywołując eksplozję, która wyzwoliła 3,15 megadżuli energii. To mniej więcej tyle, ile energii wyzwoli się w wyniku eksplozji trzech lasek dynamitu.
Co najważniejsze, w lipcu 2023 roku zespół NIF powtórzył swój eksperyment, przy okazji znacznie zwiększając osiągniętą moc końcową. Naukowcy pierwotnie spodziewali się, że uda się im wyprodukować mniej więcej tyle samo energii, co w grudniowym eksperymencie. Ku ich zaskoczeniu okazało się, że eksperyment wyzwolił aż 3,88 megadżuli, co stanowi prawie dwukrotny wzrost mocy w stosunku do energii dostarczonej w eksperymencie.
„Wyniki badania Livermore budzą nadzieję, że pewnego dnia synteza termojądrowa będzie mogła zostać wykorzystana do wytworzenia dużych ilości energii elektrycznej bez wytwarzania gazów cieplarnianych i odpadów radioaktywnych” – poinformował niedawno dziennik „New York Times”.
Eksperymenty dla przyszłości
Chociaż powtórzenie grudniowego eksperymentu jest milowym krokiem naprzód w kwestii zeroemisyjnych źródeł energii. Ale nim do tego dojdzie, naukowcy jeszcze nie raz będą mierzyli się z wieloma nieudanymi próbami jego odtworzenia. Naukowcy z NIF wciąż próbują poznać zasady, jakie decydują o niezawodnej powtarzalności eksperymentu za każdym razem, gdy próbują zainicjować reakcję termojądrową.
Kolejnym problemem, z którym mierzą się badacze, jest ogromny pobór energii, jaką generuje każde doświadczenie. Z tego powodu nim moc syntezy termojądrowej trafi pod strzechy, minie jeszcze kilka lat. Jednak realna globalna dekarbonizacja i walka ze zmianami klimatu nie nastąpi bez zapewnienia stabilnych, stałych i tanich źródeł energii. Bez syntezy termojądrowej realizacja zielonej transformacji będzie trudna do przeprowadzenia.
Źródło: oilprice.com
