Soli tuvāk mākslīgajai saulei uz Zemes: Ķīnas kodolsintēzes iekārta uzstāda jaunu rekordu
Foto: Shutterstock / ilustratīvs attēls

Kontrolēta kodolsintēze bieži tiek minēta kā risinājums nākotnes enerģijas izaicinājumiem. Ja šo procesu "atkodīsim", tas teorētiski būtu gandrīz vai neierobežots drošas, tīras un pieejamas enerģijas avots, kā to norāda arī Starptautiskā Atomenerģijas aģentūra. Pagaidām gan visas kodolsintēzes iekārtas ir vien eksperimentālas, kaut daļa ekspertu uzskata – praktiski pielietojami kodolsintēzes reaktori ir drīzāk jautājums par "kad tas notiks", nevis "vai tas notiks". To, ka virzība šajā jomā ir, liecina arī Ķīnas nesenais paziņojums par kārtējo rekordu kodolsintēzes jomā.

close-ad
Saturs turpināsies pēc reklāmas
Reklāma

Līdz šim pilnīgi visās elektrību ražojošajās kodolspēkstacijās tiek izmantota enerģija, kas iegūta kodolu dalīšanās procesa rezultātā. Kodolreaktoru tipi un iedalījumi ir dažādi – tos var iedalīt gan pēc reaktora paaudzes, gan reaktora kodola formas, gan izmantotā dzesētāja veida, gan izmantoto neitronu absorbētāju vai neitronu palēninātāju tipa un materiāla, gan citiem parametriem, taču tie visi pašos pamatos darbojas, pateicoties kodolu dalīšanās procesam.

Turpretī kodolsintēze ir process, kura laikā notiek kodolu saplūšana ("nuclear fusion"), rezultātā veidojot smagākus elementus. Paša procesa sekas mēs piedzīvojam ik dienas – tieši šāda veida kodolreakcijas notiek zvaigžņu, arī Saules, dzīlēs. Vēl jo vairāk – cilvēkiem jau pirms desmitiem gadu ir izdevies atbrīvot milzīgo kodolsintēzes potenciālu mērķtiecīgi, tikai diemžēl postošā veidā – runa ir par kodoltermiskajiem ieročiem. Taču šādā veidā nekontrolēti atbrīvotu enerģiju, protams, nevaram izmantot praktiski jebkā citādi kā vien iznīcībai. Kaut par kontrolētām kodolsintēzes reakcijām kā enerģijas avotu teoretizē jau kopš pagājušā gadsimta vidus, pagaidām līdz praktiskam komerciālajam kodolsintēzes reaktoram vēl šķiet tālu. Taču darbs notiek, un vairākās pasaules valstīs darbojas eksperimentālas kodolsintēzes ierīces – "mākslīgās saules kastē".

Foto: NASA/SDO

Vienkāršojot, pamatideja šāda – ņemam ūdeņradi, uzkarsējam to līdz vairāk nekā 100 miljoniem (jā, 100 miljoniem!) grādu, līdz tas no gāzes pārtop plazmā, un pēc tam, iedarbojoties uz plazmu ar spēcīgiem magnētiem, panākt kodolu saplūšanu. Kad ūdeņradis tiek uzkarsēts līdz šādai superaugstai temperatūrai, negatīvi lādētie elektroni tiek nodalīti no kodoliem. Šādu vielas stāvokli ar pozitīviem joniem un elektroniem, kas brīvi pārvietojas, arī sauc par plazmu, un tās īpašības ir unikālas un atšķirīgas gan no cietām vielām, gan šķidrumiem un gāzēm. Normālos apstākļos kodolsintēze nav iespējama elektrostatisko spēku dēļ, kas neļauj atomu kodoliem citam pie cita piekļūt gana tuvu. Taču plazmas stāvoklī stiprā mijiedarbība (tas pats spēks, kas atomu kodolos satur kopā neitronus un protonus) var pārmākt elektrostatisko spēku, ļaujot atsevišķiem kodoliem saplūst. Saules iekšienē kodolsintēzes rezultātā ūdeņradis tiek pārveidots hēlijā, procesā atbrīvojot milzu enerģiju.

Lūk, un te arī var noprast vienu no problēmām, ar kurām jātiek galā, ja gribam sapņot par kontrolējamiem un stabiliem kodolsintēzes reaktoriem – milzīgo karstumu, miljoniem un miljoniem grādu pēc Celsija.

Nu Ķīna apgalvo, ka EAST kodolsintēzes iekārtā ("Experimental Advanced Superconducting Tokamak" izdevies sasniegt jaunu rekordu, kas turklāt par galvastiesu pārspēj iepriekšējos. Proti, EAST izdevies uzturēt plazmu temperatūrā 120 miljoni grādu 101 sekundi, bet temperatūru 160 miljoni grādu – 20 sekundes. Jau 2018. gadā EAST pirmo reizi sasniedza 100 miljonus grādu (attēlā apakšā), kas ir svarīga robežšķirtne, lai varētu runāt par potenciālu enerģijas ražošanu – šajā temperatūrā deitērija un tritija (ūdeņraža izotopi ar attiecīgi ar vienu vai diviem neitroniem kodolā) atomi sāk saplūst. Taču tolaik gāzi plazmas stāvoklī izdevās uzturēt vien 10 sekundes.

"Šis slieksnis ir nozīmīgs progress, bet gala mērķim jābūt – spēt noturēt stabilu, nemainīgu temperatūru ilgu laiku," izdevums "Global Times" citē Šeņdžeņas Dienvidu Zinātes un tehnoloģiju universitātes fiziķi Li Miao.

Šobrīd kodolsintēzes iekārtas spēj darboties pārāk īsu laiku un patērē daudz vairāk enerģijas, lai būtu praktiskas kā enerģijas ražotāji, taču pasaulē darbojas vairāki desmiti eksperimentālu reaktoru. Turklāt šajā jomā sadarbojas lielākās pasaules valstis – arī Ķīnas EAST iekārta ir daļa no starptautiskā projekta ITER, kurā spēkus apvienojušas gan Eiropas Savienība, gan ASV, gan Lielbritānija, Kanāda, Austrālija, gan Japāna un vēl vairākas valstis. Tuvākajos gados gaidāmi lieli atklājumi.

Tags

Kodolenerģija Enerģētika Radiācija
Publikācijas saturs vai tās jebkāda apjoma daļa ir aizsargāts autortiesību objekts Autortiesību likuma izpratnē, un tā izmantošana bez izdevēja atļaujas ir aizliegta. Vairāk lasi šeit.

Comment Form