На Слънцето това се случва непрекъснато: атомите се комбинират, тоест възниква реакция на термоядрен синтез, в резултат на което се отделя невъобразимо количество енергия. Учените отдавна мечтаят за такава енергия и тук, на Земята, тя може да бъде получена чрез създаване на контролирани реакции на термоядрен синтез.
Но засега не беше възможно да се получи.
След края на Втората световна война учени по целия свят се опитват да постигнат това.
С помощта на експериментални реактори в Русия, САЩ, Англия, Япония и много други страни са получени краткосрочни процеси на термоядрен синтез, но навсякъде се използва повече енергия за поддържане на този процес, отколкото за получаване на самата енергия, обяснява Søren Bang Korsholm, старши изследовател в Техническия университет в Дания (Søren Bang Korsholm).
В далечното бъдеще
Датският учен и неговите колеги от катедрата по физика на Техническия университет участват в глобален научен проект, който през 2025 г. ще позволи прилагането на ефективен процес на термоядрен синтез - т.е. ще бъде отделена повече енергия, отколкото изразходвана за получаването му. Въпреки това се смята, че няма да можем да видим електроцентрали, работещи на принципите на термоядрения синтез в продължение на много години.
„Само през петдесетте години на този век енергията на термоядрените термоядрени централи може да се използва в електропреносните мрежи. Във всеки случай това са насоките за европейската програма за термоядрен синтез “, казва той.
Промоционално видео:
Въпреки отдалечеността на перспективите, много учени, като Søren, сериозно работят по въпросите на термоядрената синтезна енергия. И за това има основателни причини. За електроцентрала, работеща на принципите на термоядрения синтез, е необходимо безкрайно малко количество ядрено гориво, в допълнение, те не отделят CO2 или други вредни вещества.
Евтина зелена енергия
Когато заредите смартфона си днес, 24% от електроенергията в този случай идва от топлинни станции с въглища. Това е тежко и не особено екологично производство на енергия.
„За да произвежда един гигават електроенергия, електроцентралата на въглища трябва да изгаря 2,7 милиона тона въглища годишно. А термоядрените станции изискват само 250 килограма ядрено гориво, за да постигнат същия ефект. 25 грама ядрено гориво са достатъчни за такава електроцентрала, която да доставя енергия на един датчанин през целия му живот , казва Søren Bang Korsholm.
За разлика от въглищата, синтезът не отделя CO2 и по този начин не влияе на климата.
"Единственият" директен "производствен отпадък на енергията на ядрения синтез е хелий и той може да се използва в голямо разнообразие от приложения. Това е около 200 килограма хелий за цялата година", обяснява той.
Въпреки това, термоядрената енергия има малък проблем. Тук не можете да направите без радиоактивност напълно. "Вътрешната повърхност на реактора става радиоактивна, но това е форма на радиоактивност, която става безопасна след 100 години", казва ученият. Тогава този материал може да се използва отново.
Почти безкрайно ядрено гориво
За разлика от въглищата, горивото за термоядрена централа не е необходимо да се изкопава от земята. Тя може да бъде получена чрез помпи от морето, тъй като енергията на термоядрен синтез се получава с помощта на тежък водород (деутерий), който се извлича от морска вода.
„Морето осигурява ядрено гориво, което ще бъде достатъчно за потреблението на енергия в целия свят за милиарди години. Следователно няма да останем без енергия, ако се научим да използваме енергията на термоядрения синтез “, обяснява Søren Bang Korsholm.
Освен тежък водороден деутерий, учените използват свръхтежки водороден тритий в термоядрения реактор. Той не съществува в природата, но е направен от литий, който е същото вещество, използвано в батериите.
В реактора тежкият и свръхтежки водород се слива, след като температурата в реактора достигне 200 милиона градуса.
„Температурата в реактора е невъобразимо висока. За сравнение температурата на сърцевината на Слънцето е само 15 милиона градуса. По този начин създаваме много по-висока температура “, казва той.
Гигантският ядрен реактор на Франция
Søren Bang Korsholm и много от колегите му в Техническия университет са участници в голям международен проект ITER, при който ЕС, САЩ, Китай и много други страни си сътрудничат за създаването на най-големия термоядрен реактор в света в южната част на Франция. Той ще бъде първият подобен реактор, който ще осигури повече енергия, отколкото изразходва.
„ITER, според проекта, ще произвежда 500 мегавата, докато 50 мегавата ще бъдат необходими за неговото загряване. Той изразходва малко повече от 50 мегавата енергия, защото ние използваме част от енергията за охлаждане и магнити, което в този случай не се взема предвид, но дава приятен излишък от енергия в самия реактор”, обяснява той.
Според учения скоро реакторът ще бъде готов за експлоатация.
„През 2025 г. реакторът ще бъде готов за първото изпитване, след което ще го надстроим, докато не бъде напълно готов през 2033 г.“, казва Søren Bang Korsholm.
Показване на енергията на бъдещето
Но не бива да мислим, че след завършването на проекта ITER, електричеството, благодарение на което работи нашият хладилник, ще бъде енергията на термоядрения синтез. Реакторът няма да произвежда електричество.
„ITER не е електроцентрала. Реакторът не се изгражда за генериране на електричество, а за да демонстрира възможността за използване на термоядрен синтез като енергиен източник “, казва той.
Ученият се надява, че проектът ще има търговски партньори, които ще обърнат внимание на възможностите на термоядрената синтезна енергия.
„Може би големите енергийни компании и петролните компании ще започнат да инвестират във термоядрената енергия, когато видят нейния потенциал. И кой знае, може би такива електроцентрали ще се появят в близко бъдеще “, казва Søren Bang Korsholm.
Следваща спирка е Луната
Ако учените успеят да създадат ефективни електроцентрали, базирани на термоядрен синтез, тогава много идеи веднага ще се появят как могат да бъдат подобрени. Една от идеите вече предполага използването на различен вид гориво, което обаче не е толкова много на Земята.
„Хелий-3, който изобилства на Луната, има предимството, че синтезираните продукти от плазмата реагират по-малко със стените на реактора, така че стената става по-малко радиоактивна и може да има по-дълъг живот“, казва Søren Bang Korsholm.
Засега извличането на гориво на Луната и доставката й на Земята е скъпо. Но може би енергията на термоядрения синтез ще бъде толкова ефективна, че тези разходи ще се изплатят.
„Ако има мисли за доставяне на гориво от Луната, тогава електроцентралите за термоядрен синтез могат да бъдат невероятно ефективни“, заключава ученият.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From