Пробив в термоядрена енергия като основен закон ревизиран: „Много добра новина“


Физици от европейска лаборатория за ядрен синтез са разработили начин да получат повече енергия от термоядрен реактори, отколкото се смяташе за възможно, надхвърляйки границата, към която се придържаха съществуващите реактори.

Ядреният синтез е процесът, при който два атома се свързват заедно, произвеждайки по-тежък елемент от два по-леки. Когато това се случи, енергията се освобождава.

Ядреният синтез се случва през цялото време вътре в слънцето, където водородните атоми се комбинират при интензивна топлина и налягане, за да образуват атоми на хелий. Това освобождава още повече енергия, което поддържа целия процес.

Илюстрация на слънцето
Стоковое изображение показва илюстрация на слънцето. Звездите използват ядрен синтез, за ​​да генерират своята енергия.
vitacopS/Getty

Идеята за енергията от ядрен синтез тук на Земята е по същество да се пресъздаде този процес, като се използва топлината, отделена от реакцията, за да се превърне водата в пара, която след това може да захранва турбинен генератор.

Пресъздаването на термоядрения синтез на Земята е едно от най-големите предизвикателства в съвременната наука и обещава бъдеще на чиста, лесно устойчива енергия. От време на време учените правят малки пробиви в изследваниятавъпреки че реакторът все още не е доказал своята жизнеспособност за производство на електроенергия.

В челните редици на изследванията на термоядрения синтез са машини, наречени токамаци, които загряват водородния газ до изключително високи температури, за да създадат водородна плазма – газ, при който електроните се отделят от атомите им – в която може да се случи синтез.

Целта на токамаците е да поддържат тази плазма да тече в кръг, така че реакцията на синтез да може да продължи. Две други неща също трябва да бъдат внимателно контролирани: температурата и плътността на горивото.

Тази седмица учени от европейската изследователска група École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) в Швейцария намериха начин да увеличат значително границите на тази плътност на водородното гориво – известна като границата на Гринуолд – отвъд това, което преди се смяташе за възможно. Това означава, че реакторите трябва да могат да произвеждат още повече енергия.

„Още от първите дни на синтеза знаем, че ако се опитате да увеличите плътността на горивото, в един момент ще има това, което наричаме „прекъсване“ – по същество вие напълно губите ограничението [of the plasma]и плазмата отива навсякъде”, каза Паоло Ричи, професор в Швейцарския плазмен център, в EPFL прессъобщение. „Така че през осемдесетте години хората се опитваха да измислят някакъв закон, който да предскаже максималната плътност на водорода, която можете да поставите в токамак.“

Екип на EPFL реши да преразгледа това ограничение, използвайки суперкомпютри за моделиране на термоядрена плазма. Те открили, че колкото повече гориво се добавя, толкова по-охладна става плазмата. Това означаваше, че потокът се нарушава по-лесно.

Използвайки наученото, Ричи и колегите му успяха да разработят ново уравнение за ново ограничение на горивото в токамак, което беше по-високо от преди. В рамките на европейския токамак ITER ограничението всъщност може да бъде почти удвоено.

Стъпката напред означава, че ще бъде възможно да се добави повече плътност на горивото, без да се ограничава мощността, каза Ричи, добавяйки: “И това е много добра новина.”

Сред тези, които се надяват на бъдещето на ядрен синтез е Microsoft съосновател Бил Гейтс, който беше попитан за мислите му за бъдещето на ядрената енергетика в заплахата Ask Me Anything (AMA) на Reddit в сряда.

Той написа: „Има ядрено делене. Ако може да реши проблемите с разходите, безопасността и отпадъците, това може да допринесе огромен за решаването на изменението на климата. Аз съм предубеден, защото инвестирах над милиард в това, започвайки преди повече от десетилетие.

„Също обещаващ е ядреният синтез. По-малко ясно е дали ще успеем, но има по-малко проблеми с безопасността и отпадъците, ако работи.

“Така че се надявам, че ядрената енергия ще се подобри и ще бъде огромна помощ за климата.”