Amerykańscy naukowcy z National Ignition Facility w Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii (USA) po raz pierwszy przeprowadzili reakcję syntezy jądrowej, która dała więcej energii, niż potrzeba było do jej przeprowadzenia – poinformowały amerykańskie media.
Rekordowej syntezy dokonano, działając na plazmę zawierającą izotopy wodoru światłem największego lasera na świecie. Zużywając 2,1 megadżula (MJ) energii – uzyskano 2,5 megadżula (dla porównania – wartość opałowa litra benzyny to nieco ponad 40 megadżuli). Jako pierwszy poinformował o tym „Financial Times”.
Według zapowiedzi amerykańskiego Departamentu Energii, opublikowanej przez CNN, sekretarz ds. Energii USA Jennifer Granholm ogłosi we wtorek „wielki przełom naukowy”.
Od dziesięcioleci naukowcy próbują odtworzyć syntezę (fuzję) jądrową – reakcję, dzięki której Słońce i inne gwiazdy wytwarzają ogromne ilości energii przez miliardy lat. Do fuzji jądrowej dochodzi wówczas, gdy dwa lub więcej atomów łączy się w jeden większy atom. Proces ten generuje ogromną ilość energii w postaci ciepła. Synteza jądrowa nie powoduje emisji dwutlenku węgla, nie powstają w tej trakcie długożyjące izotopy promieniotwórcze, a ilość izotopów wodoru mieszcząca się w szklnce mogłaby zapewnić przeciętnemu gospodarstwu domowemu energię na setki lat.
„Najprostszym” sposobem przeprowadzenia syntezy jądrowej jest eksplozja bomby termojądrowej – wybuch bomby atomowej dostarcza odpowiedniej temperatury temperatury i ciśnienia, by doszło do przemiany izotopów wodoru (deuter i tryt) w hel. Z dość oczywistych powodów nie jest to jednak metoda nadająca się do wykorzystania w energetyce.
Praktyczne wykorzystanie syntezy jądrowej jako źródła energii okazało się bardzo trudnym zadaniem. Prace nad nią trwają od lat 50. XX wieku, ale postęp – choć stały – jest bardzo powolny. Aby doszło do syntezy, plazma musi bowiem osiągnąć co najmniej 150 milionów stopni Celsjusza. To 10 razy więcej, niż wynosi temperatura w jądrze Słońca.
Podczas syntezy jądrowej część masy łączących się atomów ulega przemianie w energię, którą unoszą ze sobą uwolnione neutrony. Energię tę w postaci ciepła można następnie wykorzystać do podgrzewania wody, wytwarzania pary i napędzania turbin.
Dużym wyzwaniem związanym z wykorzystaniem energii termojądrowej jest utrzymanie reakcji wystarczająco długo, aby mogła zasilać sieci elektryczne i systemy grzewcze.
W lutym br. brytyjscy naukowcy ogłosili, że ponad dwukrotnie pobili poprzedni rekord generowania i podtrzymywania syntezy jądrowej. Stosując wyposażone w gigantyczne magnesy urządzenie w kształcie obwarzanka zwane tokamakiem, zespół z Oxfordu w ciągu 5 sekund wygenerował rekordową ilość energii.
Cytowany w poniedziałek przez CNN brytyjski naukowiec zajmujący się syntezą jądrową, Tony Roulstone z University of Cambridge uznał nowy, uzyskany w USA wynik za obiecujący. Jego zdaniem pokazuje on zarazem, że potrzeba więcej pracy, aby synteza jądrowa była w stanie wytwarzać energię elektryczną na skalę komercyjną.
„Pracowali nad projektem i składem (plazmowego) celu oraz kształtem impulsu energii, aby uzyskać znacznie lepsze wyniki” – powiedział CNN Tony Roulstone z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Cambridge. – „Z drugiej strony wynik ten jest bardzo oddalony od faktycznego zysku energii wymaganego do produkcji energii elektrycznej. Dlatego możemy powiedzieć, że jest to sukces nauki, ale daleko mu do dostarczenia użytecznej energii”.
