NaukaTechnologia

DODATNI BILANS ENERGETYCZNY FUZJI TERMOJĄDROWEJ

Fizyk o badaniu z zasilaną laserowo fuzją jądrową: uzyskane wyniki przełomowe w tej dziedzinie nauki.

Eksperyment z zasilaną laserowo fuzją jądrową i wyniki uzyskane przez zespół z amerykańskiego Lawrence Livermore National Laboratory – są przełomowe. Stanowią milowy krok w pracach nad inercyjną fuzją termojądrową – powiedział PAP fizyk, dr Marcin Rosiński z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy im. S. Kaliskiego.

Departament Energii Stanów Zjednoczonych ogłosił we wtorek, że w działającym w Kalifornii National Ignition Facility (NIF) udało się uzyskać dodatni bilans energetyczny w procesie fuzji termojądrowej z wykorzystaniem promieniowania laserowego dużej mocy. Jak twierdzą naukowcy, to kluczowy moment, pierwszy krok w kierunku osiągnięcia “źródła energii, które zrewolucjonizuje świat”.

O tym, co to oznacza oraz o innych badaniach nad fuzją opowiada PAP dr inż. Marcin Rosiński, kierownik Zakładu Fizyki i Zastosowań Plazmy Laserowej w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy im. Sylwestra Kaliskiego w Warszawie.

?Szczegółowe dane naukowe podlegają właśnie procesowi analizy, ale na pewno możemy mówić o bardzo dobrych wiadomościach. Energia wytworzona w reakcji syntezy była większa (3,15 MJ) niż energia dostarczona do paliwa termojądrowego (2,05 MJ). Przeprowadzony eksperyment i uzyskane wyniki są przełomowe w tej dziedzinie nauki i stanowią milowy krok w pracach badawczych nad inercyjną fuzją termojądrową gdzie, z wykorzystaniem silnych wiązek promieniowania lasera można wystarczająco precyzyjnie skompresować paliwo termojądrowe, aby efektywność procesu syntezy była jak największa? – twierdzi dr Rosiński.

W NIF prowadzone są badania nad fuzją termojądrową wyzwalaną z pomocą potężnych laserów, czyli nieco inaczej niż w większości badań eksperymentalnych prowadzonych w Europie w wersji z magnetycznym utrzymaniem plazmy.

Promienie rentgenowskie 121322
Aby wywołać zapłon termojądrowy, energia lasera National Ignition Facility jest przekształcana w promienie rentgenowskie wewnątrz hohlraum, które następnie ściskają kapsułkę paliwa, aż imploduje, tworząc plazmę o wysokiej temperaturze i ciśnieniu.

?Można powiedzieć, że istnieją dwie gałęzie prac nad fuzją termojądrową. Mówimy tutaj o urządzeniach fuzyjnych, w których inicjacja syntezy odbywa się zgoła inaczej. W obu przypadkach jako paliwa używa się izotopów wodoru (Deuteru i Trytu). W jednym wykorzystuje się moc potężnych laserów – tak jak w NIF, w drugim pułapkę magnetyczną (urządzenia typu Tokamak i Stellerator), w której zamknięta jest rzadka plazma krążąca wewnątrz urządzania (…). Dzięki czemu procesy syntezy zachodzą wolniej i mniej dynamicznie przez co mogą być łatwiej sterowalne” – wyjaśnia ekspert.

Ostateczny cel eksperymentów obu rodzajów to wytwarzanie energii na potrzeby ludzkości. Zasoby paliwa (izotopy wodoru) w praktyce byłyby bowiem niemal niewyczerpane, a ilość odpadów ma być dużo mniejsza, niż w przypadku typowych elektrowni jądrowych. Na to trzeba będzie jednak jeszcze poczekać.

?W obu przypadkach czeka naukowców jeszcze dużo pracy, gdyż droga do budowy komercyjnej elektrowni termojądrowej jest jeszcze dość skomplikowana. Najnowszy eksperyment pokazał jednak, że może być wykonalne jej stworzenie właśnie na bazie fuzji inercyjnej, czyli zasilanej laserami. Jednocześnie warto wspomnieć o niedawnym sukcesie eksperymentów prowadzonych w Wielkiej Brytanii, w urządzeniu typu tokamak JET (Joint European Torus), gdzie również uzyskano dodatni bilans energetyczny. Ogromne nadzieje wiąże się z europejskim programem EUROfusion i w perspektywie z nowym tokamakiem o nazwie ITER. W Europie dominują badania nad fuzją na urządzenia typu tokamak, czyli magnetyczne utrzymanie plazmy. Nasz Instytut także jest w ten program zaangażowany i koordynuje badania nad syntezą termojądrową w Polsce? – mówi dr Rosiński.

Oba podejścia – lasery i tokamaki – wymagają pokonania niezliczonych wyzwań.

?Opisany właśnie eksperyment w NIH przypomina trochę próbę trafienia 192 szpileczkami w ziarnko pieprzu, tak aby wszystkie szpileczki uderzyły jednocześnie, przy tym nie przebiły ziarenka, ale ścisnęły je z idealną dokładnością do bardzo dużej gęstości, aby zaszła w nim pożądana reakcja. To tylko bardzo ogólna próba zobrazowania procesu i z uwagi na dużą niedokładność i pojawiające się niestabilności w przypadku eksperymentu NIF używa się specjalnych tarcz typu hohlraum. Wykorzystuje się w nich pośrednie oddziaływanie wiązki laserowej z przykładowym pieprzem poprzez cylinderek złoty, w który trafia laser i generuje silne promieniowanie rentgenowskie, które kompresuje paliwo? – o fuzji w NIF opowiada badacz.

hohlraum 121322
Hohlraum, w którym znajduje się rodzaj celu kriogenicznego użytego do osiągnięcia zapłonu 5 grudnia 2022 r. W National Ignition Facility LLNL.

Niestety, jeśli chodzi o prognozy, to obecnie raczej nie da się określić czasu, kiedy mogłaby powstać pierwsza elektrownia i na jakiej technologii będzie oparta.

?Eksperymentalne urządzanie badawcze, europejski tokamak ITER miał działać już od kilku lat, jednak ze względu na konieczność przeprowadzania dodatkowych badań i skalę przedsięwzięcia jego uruchomienie jest przesunięte w czasie, ale budowa jest mocno zawansowana i pierwszej plazmy spodziewamy się w okolicach roku 2025/26? – przypomina dr Rosiński.

?Przyczyn jest wiele. Wyzwania technologiczne są potężne i w tego typu projekty zaangażowane są praktycznie wszystkie gałęzie nauki. Potrzebne są materiały, które wytrzymają ogromne gradienty temperatur, potężne ciśnienia oraz poradzą sobie z silnymi strumieniami neutronów i innych cząstek. Opracowywane są metody wytwarzania i odzyskiwania trytu wewnątrz urządzenia, gdyż jego dostępność na Ziemi jest ograniczona. W przypadku badań nad fuzją laserową, aby mogła mieć praktyczne zastosowanie konieczna jest budowa laserów o większej repetycji (aby częstotliwość oddziaływania z kulką paliwową mogła zachodzić częściej) i bardziej wydajnych oraz być wyposażona w nowe technologie? – dodaje specjalista.

Wyzwania mają jednak naturę nie tylko technologiczną.

?Koszty takich projektów są ogromne. Żaden kraj europejski, samodzielnie nie mógłby się podjąć tego typu programu. Dlatego np. w EUROfusion bierze udział wiele krajów europejskich oraz w projekcie ITER również spoza Europy. Amerykanie szukają natomiast partnerów w sektorze prywatnym, który jednak inwestując gigantyczne środki liczy na zyski, na które jeszcze za wcześnie. To nie wszystko, wiele zależy od polityki. Obecnie, ludzkość nadal ma dostęp do paliw kopalnych i je wykorzystuje do produkcji energii, co ogranicza finansowanie możliwości badań nad fuzją. Zasoby paliw kopalnych wciąż się kurczą, ich pozyskanie jest coraz trudniejsze, a ich spalanie przyczynia się do występowania efektu cieplarnianego. Fuzja termojądrowa jest energią czystą co zdecydowanie byłoby na korzyść dla naszej planety. Dlatego przełom uzyskany w NIF pozwala z optymizmem patrzeć na nieodległy horyzont i wierzyć, że energią przyszłości będzie energia z fuzji termojądrowej, nad którą naukowcy dalej pracują? – podkreśla dr Rosiński. 

Nauka w Polsce | Marek Matacz

Źródło informacji: PAP

Zdjęcia: LLNL | CC BY-NC-SA 4.0

Zdjęcie tytułowe: Komora docelowa National Ignition Facility LLNL, w której 192 wiązki laserowe dostarczyły ponad 2 miliony dżuli energii do maleńkiej pastylki paliwa, aby wywołać zapłon termojądrowy, 5 grudnia 2022 r.

Opinie i poglądy opublikowane na portalu cocomac.pl są wyłącznie opiniami i poglądami ich Autorów. Nie należy ich utożsamiać z poglądami redakcji. Również opinie wyrażane w publikowanych informacjach nie odzwierciedlają poglądów redakcji i wydawcy, a mają charakter informacyjny.
Widzisz błąd w artykule, niedziałający link? Poinformuj nas o tym poprzez formularz kontaktowy lub mailem! Dziękujemy.

TO TEŻ CIEKAWE:

CUD MALINA

Maliny ? nie zgadniesz, w jak wielu dolegliwościach mogą pomóc. Te aromatyczne i delikatne owoce od wieków były już stosowane…

WYPALENIE U OPIEKUNÓW OSÓB STARSZYCH

Opiekunowie rodzinni osób starszych – zagrożeni wypaleniem i depresją Opieka nad bliską osobą starszą w wielu przypadkach wymaga reorganizacji własnego…

CZY PRACA ZMIANOWA SZKODZI?

Praca zmianowa zaburza zegar biologiczny. Według badań Eurostatu z 2015 roku wykonywanie pracy zmianowej w Polsce deklarowało 30% populacji czynnej…

KOLEJNY POLSKI JADOWITY SSAK

Ryjówka aksamitna okazała się trzecim jadowitym ssakiem żyjącym w Polsce. Ślina żyjącej m.in. w Polsce ryjówki aksamitnej zawiera jad uszkadzający…

SUKCES POLAKÓW DOTYCZĄCY MIKRO RNA

Przełom Polaków: mapa nowotworowych mutacji w genach związanych z mikroRNA Badacze z Poznania przeanalizowali ogromną bazę danych o komórkach nowotworowych…

DLACZEGO SIĘ OSZUKUJEMY

Iluzje i rzeczywistość: dlaczego czasem sami się oszukujemy? Nieświadomie stosowane mechanizmy obronne powodują, że ludzie nie widzą oczywistych prawd. W…

ROBOT IMITUJĄCY NOWORODKA

Robot imitujący noworodka na wystawie w Centrum Nauki Kopernik. Centrum Nauki Kopernik zademonstrowało robota o nazwie Babyclon. Imituje on niektóre…

DIETA DASH A CIŚNIENIE KRWI

Dieta DASH obniża ciśnienie krwi  To prawdziwa gwiazda wśród diet. Naukowcy udowodnili, że nie tylko skutecznie obniża ciśnienie tętnicze, ale…

WAKACJE NAD BAŁTYKIEM

Co się czai pod wodą W raporcie Najwyższej Izby Kontroli z roku 2020 możemy przeczytać, że eksperci uważają Bałtyk za…

OBYCZAJOWOŚĆ SEKSUALNA MŁODZIEŻY

Prof. Izdebski: dużo się zmienia w obyczajowości seksualnej młodzieży, spada natomiast aktywność seksualna Polaków. W obyczajowości seksualnej młodzieży obserwujemy duże…

TRENUJ SWÓJ MÓZG

Kilka ćwiczeń poprawiających kondycję mózgu W czasie pandemii wielu z nas dba o swoje ciało i kondycję fizyczną. A co…

DBAJ O HEMOROIDY

O hemoroidy trzeba… dbać. Hemoroidy ma każdy! Problem pojawia się, gdy się powiększą ? to przypadłość 5 proc. dorosłej populacji…

DIOR – PRZEDSTAWIA

Męska kolekcja Jesień 2021 Zgodnie z trendem współpracy Diora z postaciami sztuki współczesnej z całego świata, dyrektor artystyczny Dior men?s…

DWAJ RYWALE

DZIEŃ PIĄTY Opowieść V Pisownia oryginalna z 1930 roku Guidotto z Cremony porucza córkę swoją Giacominowi z Pawji i umiera.…

ANDROPAUZA

Andropauza: czy taki diabeł straszny, jak go malują? Andropauza: często ignorowana, mniej gwałtowna niż kobieca menopauza, ale równie ważna i…

REWOLUCJA W DOMOWEJ UPRAWIE WARZYW

LG prezentuje urządzenie do uprawy roślin w domu Firma LG prezentuje swoje urządzenie opracowane z myślą o coraz liczniejszym gronie…

MAŁPIA OSPA

Skąd się wzięła i jakie dla nas stanowi ryzyko? W dziewięciu krajach Europy: Anglii, Niemczech, Szwajcarii, Portugalii, Hiszpanii, Szwecji, we…

NOWA KIA XCEED

Odświeżony wygląd, najnowsza technologia i nowa wersja wykończenia GT-Line. Jak dotychczas, Kia sprzedała w Europie ponad 120.000 egzemplarzy XCeeda ?…

SIA DEBIUTUJE JAKO REŻYSERKA

Sia debiutuje jako reżyserka filmem ?MUSIC? z Kate Hudson i Maddie Ziegler. Data premiery i zwiastun Legenda światowej muzyki, 9-krotnie…

HYUNDAI IONIQ 6

Debiutuje Hyundai IONIQ 6 – elektryczny Streamliner z dużym zasięgiem i innowacyjnym wnętrzem. Hyundai Motor Company zaprezentował podczas premiery online model IONIQ…

H&M ESSENTIALS CORE

Nowa kolekcja H&M ESSENTIALS. Ponadczasowe wzornictwo. Wysoka jakość. Doskonałe dopasowanie. To kluczowe elementy linii H&M ESSENTIALS, obejmującą podstawowe elementy garderoby.…

NAJMRO. KOCHA, KRADNIE, SZANUJE

Ogrodnik, Więckiewicz, Gierszał i Zawierucha w nowym zwiastunie i na nowym plakacie! Już 17 września na ekrany kin wejdzie ?Najmro.…

POWIĘŹ – FASCYNUJĄCA TKANKA

Powięź – intrygująca tkanka miękka. Powięź (łac. fascia) jak siatka oplata całe ciało, otacza wszystkie jego struktury, wnika do narządów.…

KRYSZTAŁY CZASOWE

Prof. Krzysztof Sacha: dzięki kryształom czasowym powstaje czasotronika. Grupa naukowców ze Stanów Zjednoczonych oraz prof. Krzysztof Sacha z Uniwersytetu Jagiellońskiego,…

JAK ZLIKWIDOWAĆ BLIZNĘ

Blizny można leczyć Blizna bywa dla pacjenta problemem nie tylko kosmetycznym. Oprócz tego, że może powodować dyskomfort fizyczny związany z…

WIECZNA MŁODOŚĆ DZIĘKI MEDYCYNIE

Czy medycyna odmłodzi człowieka? Niektórzy wierzą, że za pieniądze będą mogli kupić sobie młodość. To fakt, że naukowcy usilnie pracują…

INTERNET UKŁADA NAM ŚWIAT

Agaton Koziński: dziś internet układa nam świat Mariusz Marszałkowski/Instytut Jagielloński: Jak ocenia pan dzisiejszą sytuację na świecie. Czy świat zachodni…

BULIMIA – TO CHOROBA!

Osoba, która ma bulimię bardzo rzadko mówi o sobie, że jest chora. Raczej jest przekonana, że to kwestia słabej woli,…

SZTUCZNĄ INTELIGENCJĘ DA SIĘ OSZUKAĆ

Naklejka na znaku drogowym może wprowadzić w błąd autonomiczny samochód, a zmylony zakodowanym sygnałem asystent głosowy może zlecić przelew naszych…

SELENA GOMEZ LŚNI

Selena Gomez lśni w nowych Cali Star Herzogenaurach, Niemcy, 27 stycznia 2021 Firma sportowa PUMA przedstawia buty Cali Star, najnowszego…

DEPRESJA PO UDARZE

Po udarze nawet ponad połowa chorych zapada na depresję. Po udarze chory często ma poczucie, że jego życie nieodwracalnie się…

REAKCJA KOMÓREK NA POLE MAGNETYCZNE

Biolodzy po raz pierwszy zaobserwowali reakcje komórek na pole magnetyczne Japońska grupa badaczy po raz pierwszy, w czasie rzeczywistym zaobserwowała,…

PROBLEMY Z GŁOSEM

Głos: złe nawyki przy jego emisji prowadzą do kłopotów Stres, siedzący tryb życia, przekrzykiwanie hałasu, mówienie zbyt wysokim tonem mogą…

NOWY FORD F-150 DLA POLICJI

Pick-up z piorunującym przyspieszeniem. Nowy Ford F-150 specjalnie dla amerykańskich organów ścigania. Zupełnie nowy F-150 Police Responder, jedyny w Ameryce…

LICZI CZYLI ŚLIWKA CHIŃSKA

Liczi, zwane także śliwką chińską lub bliźniarką smaczną, to owoc z rodzaju Litchi chinensis Sonn. Liczi pochodzi z Chin, gdzie…

GEN CZERWONYCH PIÓR

Naukowcy odnaleźli geny odpowiedzialne za czerwone ubarwienie piór ptaków. Dwa geny odpowiadają za przetwarzanie barwników karotenoidowych w organizmach ptaków i…

KOCIA OTYŁOŚĆ

Otyłość u kota – przyczyny, skutki, leczenie, zapobieganie, dieta. Otyłość u kota to popularny problem. Skąd bierze się nadwaga? Jak powinna…

INTELIGENCJA ROJU

Ekspert: wzrasta zainteresowanie algorytmami inteligencji roju Inspiracją do powstania algorytmów inteligencji roju jest świat natury, na przykład zachowania mrówek. Tego…

JAGODY  KAMCZACKIE

Dlaczego warto jeść jagody kamczackie? Powiedzieć, że jagody kamczackie są owocami o dużej wartości odżywczej, to jakby nic nie powiedzieć.…


[CP_CALCULATED_FIELDS id=”7″]

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

error

Jeżeli artykuł Ci się podoba, to prosimy udostępnij go innym. :)

Skip to content