Kada nereikės jaudintis dėl brangios elektros
Trūkstant elektros energijos, pasaulyje kuriami neišsenkamos energijos branduolių sintezės reaktoriai. Pagrindinis branduolių sintezės tikslas yra sulieti lengvų atomų branduolius į sunkesnį branduolį, išsiskiriant energijai. Reiškinys skiriasi nuo branduolių dalijimosi atominėje jėgainėje, kai sunkusis branduolys, pvz., uranas, suskaidomas į mažesnius, taip pat išsiskiriant energijai.
Lengvuosius branduolius – vandenilio ar helio – sunku sujungti dėl jų dalelių stiprių elektrinių laukų priešinimosi susiliejimui, nebent branduoliai juda labai greitai ir priartėja vienas prie kito. Tokios ekstremalios sąlygos yra Saulėje – didžiulė gravitacija ir didelė temperatūra.
Laboratorijose panašios sąlygos sudaromos kuro granulę šildant ir suspaudžiant lazerio energija. Taikant šią techniką padaryta vilčių teikianti pažanga. JAV praėjusiais metais gavo 1,3 mln. džaulių branduolių sintezės energiją. Per sekundės dalį pagamino 10 kvadrilijonų vatų energijos.
Vienas iš perspektyviausių būdų, kaip realizuoti branduolių sintezės jėgaines, yra magnetinis plazmos uždarymas. Branduolių sintezės kuras karštos elektringųjų dalelių (plazmos) pavidalu yra izoliuotas stipriu magnetiniu lauku. Kad vyktų sintezės reakcija, izoliavimo sistema turi ilgai palaikyti didelę kuro temperatūrą.
Čia ir yra didžiausias iššūkis. Sintezės kurą reikia pašildyti iki temperatūros, maždaug 10 kartų aukštesnės nei Saulės centre (150 mln. laipsnių) ir išlaikyti magnetiniame lauke, nes tokios temperatūros neatlaiko jokia medžiaga.
Norint išlaikyti plazmą magnetiniame lauke, naudojami įvairūs būdai, tačiau sėkmingiausias yra tokamako dizainas, kuriame plazmą laiko toro (spurgos formos) magnetinis laukas.
Naujausi rezultatai yra 59 mln. džaulių energijos, pagamintos per penkias sekundes, o vidutinė sintezės galia buvo apie 11 milijonų vatų – energijos išeiga 2,5 karto viršija ankstesnį 1997 m. rekordą. Tai pasiekta tarptautiniame 35 šalių ITER reaktoriuje pietų Prancūzijoje, kuris yra 80 proc. baigtas ir jau kainavęs 500 mln. eurų.
Tačiau daug iššūkių išlieka. Tai tinkamų medžiagų, galinčių atlaikyti didelį slėgį ir temperatūrą reaktoriuje, kūrimas ir didžiulės galios valdymas. Milžiniškas šuolis įvyks vėlesniuose sintezės reaktoriuose iki 2050-ųjų, o galbūt ir anksčiau. Kinai branduolių sintezės reaktorių ruošiasi paleisti jau 2028 metais!
Ant kortos pastatyta daug. Branduolių sintezė pagamina daugiau energijos vienam gramui kuro nei bet kuris kitas procesas. Pagrindiniai sintezės pranašumai – proceso produktai yra helis ir neutronai, neišskiriamas anglies dioksidas ar kitos šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Žaliavinis kuras yra deuteris, kurio yra jūros vandenyje, ir litis, kurio gausu, pavyzdžiui, Ukrainos Donbase.
Branduolinė sintezė sukelia tam tikrą reaktoriaus medžiagų radioaktyvumą. Tačiau jis nėra toks ilgaamžis ar intensyvus, kaip dabartinių reaktorių radioaktyviosios atliekos.
Galiausiai Roma nebuvo pastatyta per dieną. Įvairūs kiti žmonių išradimai, pavyzdžiui, elektra, aviacija, kompiuteriai, mobilūs telefonai užtruko ilgai, kol tapo visiems prieinami. Svarbūs pažangos žingsniai yra palaikomi visų didesnių šalių, išskyrus Rusiją.
Branduolių sintezė nenumaldomai šliaužia į priekį ir žmonija vis labiau artėja prie svajonės apie komercinę branduolių sintezės energiją. Vieną dieną ji suteiks beveik neribotą mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios energijos tiekimą daugeliui ateities kartų. Tada nereiks jaudintis dėl brangios elektros.
Autorius yra akademikas, profesorius, fizinių mokslų habilituotas daktaras, LMA tikrasis narys
