Uz Saules tas notiek visu laiku: atomi apvienojas, tas ir, notiek kodoltermiskās saplūšanas reakcija, kā rezultātā tiek atbrīvots neiedomājams enerģijas daudzums. Zinātnieki jau sen ir sapņojuši par šādu enerģiju, un šeit uz Zemes to var iegūt, izveidojot kontrolētas kodoltermiskās saplūšanas reakcijas.
Bet līdz šim to nav bijis iespējams iegūt.
Pēc Otrā pasaules kara beigām zinātnieki visā pasaulē cenšas to sasniegt.
Ar eksperimentālu reaktoru palīdzību Krievijā, ASV, Anglijā, Japānā un daudzās citās valstīs tika iegūti īslaicīgas termobrandu kodolsintēzes procesi, taču visur šī procesa uzturēšanai tika izmantota vairāk enerģijas, nekā pašas enerģijas iegūšanai, skaidro Dānijas Tehniskās universitātes vecākais pētnieks Sorens Bangs Korsholms. (Søren Bang Korsholm).
Tālā nākotnē
Dānijas zinātnieks un viņa kolēģi Tehniskās universitātes Fizikas departamentā piedalās globālā zinātniskā projektā, kas 2025. gadā ļaus īstenot efektīvu termoelektriskās kodolsintēzes procesu - t.i. tiks atvēlēts vairāk enerģijas, nekā iztērēts tās iegūšanai. Neskatoties uz to, tiek uzskatīts, ka daudzus gadus mēs nevarēsim redzēt elektrostacijas, kas darbojas pēc termoelektriskās kodolsintēzes principiem.
“Tikai šī gadsimta piecdesmitajos gados kodoltermiskās kodolsintēzes spēkstaciju enerģiju var izmantot elektrotīklos. Jebkurā gadījumā tās ir vadlīnijas Eiropas kodolsintēzes programmai,”viņš saka.
Reklāmas video:
Neskatoties uz to, ka perspektīvas ir tālu, daudzi zinātnieki, piemēram, Søren, nopietni strādā pie kodoltermiskās kodolsintēzes enerģijas jautājumiem. Un tam ir labi iemesli. Elektrostacijai, kas darbojas pēc kodolsintēzes principiem, ir nepieciešams bezgalīgi mazs kodoldegvielas daudzums, turklāt tām nav CO2 izmešu un citu kaitīgu vielu.
Lēta zaļā enerģija
Kad šodien uzlādējat savu viedtālruni, šajā gadījumā 24% no elektrības nāk no ogļu kurināmām. Tā ir smaga un ne īpaši videi draudzīga enerģijas ražošana.
“Lai saražotu vienu gigavatu elektroenerģiju, akmeņogļu spēkstacijai jāsadedzina 2,7 miljoni tonnu ogļu gadā. Un kodolsintēzes stacijām ir nepieciešami tikai 250 kilogrami kodoldegvielas, lai sasniegtu tādu pašu efektu. 25 grami kodoldegvielas ir pietiekami, lai šāda elektrostacija visu savu mūžu piegādātu Danai enerģiju,”saka Søren Bang Korsholm.
Atšķirībā no oglēm, saplūšana neizdala CO2 un tādējādi neietekmē klimatu.
Vienīgie kodoltermiskās enerģijas“tiešie”ražošanas atkritumi ir hēlijs, un tos var izmantot visdažādākajos pielietojumos. Tas ir aptuveni 200 kilogrami hēlija visu gadu,” viņš skaidro.
Tomēr saplūšanas enerģijai ir neliela problēma. Šeit nevar pilnībā iztikt bez radioaktivitātes. "Reaktora iekšējā virsma kļūst radioaktīva, bet tas ir tāds radioaktivitātes veids, kas kļūst drošs pēc 100 gadiem," saka zinātnieks. Tad šo materiālu var atkal izmantot.
Gandrīz bezgalīga kodoldegviela
Atšķirībā no oglēm, kodolsintēzes spēkstacijas degviela nav jāizrok no zemes. To var iegūt, izmantojot sūkņus no jūras, jo kodoltermiskās saplūšanas enerģiju iegūst, izmantojot smago ūdeņradi (deitēriju), ko iegūst no jūras ūdens.
“Jūra nodrošina kodoldegvielu, kas būs pietiekama enerģijas patēriņam visā pasaulē miljardiem gadu. Tāpēc mēs nepaliksim bez enerģijas, ja iemācīsimies izmantot kodolsintēzes enerģiju,”skaidro Sorena Banga Korsholma.
Papildus smagajam ūdeņraža deitērijam zinātnieki kodolsintēzes reaktorā izmanto īpaši spēcīgu tritija ūdeņradi. Dabā tas neeksistē, bet tas ir izgatavots no litija, kas ir tā pati viela, ko izmanto baterijās.
Reaktorā smags un ļoti smags ūdeņradis saplūst pēc tam, kad temperatūra reaktorā sasniedz 200 miljonus grādu.
“Temperatūra reaktorā ir neiedomājami augsta. Salīdzinājumam - Saules galvenā temperatūra ir tikai 15 miljoni grādu. Tādā veidā mēs izveidojam daudz augstāku temperatūru,”viņš saka.
Francijas milzu kodolreaktors
Sorens Bangs Korsholms un daudzi viņa kolēģi Tehniskajā universitātē ir liela starptautiska projekta ITER dalībnieki, kur ES, ASV, Ķīna un daudzas citas valstis sadarbojas, lai Francijas dienvidos izveidotu lielāko pasaulē kodolreaktoru. Tas būs pirmais šāda veida reaktors, kas nodrošina vairāk enerģijas nekā patērē.
“ITER, saskaņā ar projektu, saražos 500 megavatu, bet tā iesildīšanai būs nepieciešami 50 megavati. Tas patērē nedaudz vairāk par 50 megavatiem enerģijas, jo daļu enerģijas mēs izmantojam dzesēšanai un magnētiem, kas šajā gadījumā netiek ņemts vērā, bet tas rada jauku enerģijas pārpalikumu pašā reaktora laikā,”viņš skaidro.
Pēc zinātnieka teiktā, reaktors drīz būs gatavs darbībai.
"2025. gadā reaktors būs gatavs pirmajam testam, pēc tam mēs to modernizēsim, līdz tas būs pilnībā gatavs 2033. gadā," saka Søren Bang Korsholm.
Nākotnes enerģijas demonstrēšana
Tomēr nevajadzētu domāt, ka pēc ITER projekta pabeigšanas elektrība, pateicoties kurai darbojas mūsu ledusskapis, būs termoelektriskās kodolsintēzes enerģija. Reaktors neražos elektrību.
“ITER nav elektrostacija. Reaktors netiek būvēts, lai ražotu elektrību, bet gan lai parādītu iespēju izmantot enerģijas kodolsintēzi kā enerģijas avotu,”viņš saka.
Zinātnieks cer, ka projektam būs komerciālie partneri, kuri pievērsīs uzmanību termoelektriskās kodolsintēzes enerģijas iespējām.
“Varbūt lielie enerģijas uzņēmumi un naftas uzņēmumi sāks ieguldīt kodolsintēzes enerģijā, kad redzēs tās potenciālu. Un kas zina, varbūt šādas elektrostacijas parādīsies tuvākajā nākotnē,”saka Søren Bang Korsholm.
Nākamā pietura ir mēness
Ja zinātniekiem izdosies izveidot efektīvas spēkstacijas, kuru pamatā ir kodolsintēze, tad uzreiz parādīsies daudz ideju, kā tās uzlabot. Viena no idejām jau ierosina izmantot cita veida degvielu, kuras tomēr nav tik daudz uz Zemes.
“Hēlija-3, kas ir bagātīgs uz Mēness, priekšrocība ir tā, ka saplūšanas produkti no plazmas mazāk reaģē ar reaktora sienām, tāpēc siena kļūst mazāk radioaktīva un tai var būt ilgāks mūžs,” saka Søren Bang Korsholm.
Līdz šim degvielas ieguve uz Mēness un tās nogādāšana uz Zemes maksā dārgi. Bet varbūt termoelektriskās kodolsintēzes enerģija būs tik efektīva, ka šīs izmaksas atmaksāsies.
"Ja ir domas par degvielas piegādi no Mēness, tad kodolsintēzes spēkstacijas var būt neticami efektīvas," secina zinātnieks.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From