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:

TECHNOENTUZJAZM GROŹNY?

Zybertowicz: technoentuzjazm to prawdopodobnie najgroźniejsza ze współczesnych ideologii. Technoentuzjazm, a w wersji nasilonej technofilia, czyli bałwochwalczy, bezrefleksyjny stosunek do technol…

DIOR – KOLEKCJA JESIEŃ  2021

Dior – Shanghai Fashion Week – Pre-Fall 2021 Prezentacja kobiecej kolekcji Pre-Fall 2021 Diora miała miejsce podczas Shanghai Fashion Week…

ZABURZENIA UWAGI U DZIECKA

Wskazówki dla rodziców dziecka z zaburzeniami uwagi. Zespół zaburzeń uwagi (ADD) to jedna z głównych przyczyn trudności i niepowodzeń w…

JEŻ JESIENIĄ W POTRZEBIE

Jak pomóc jeżowi, by nie zaszkodzić. Nawet do końca listopada jeże mogą szukać miejsc, gdzie bezpiecznie spędzą zimę. Niektóre z…

AUSTRALIA – KRAJOBRAZ OPOWIEDZIANY CZ. 1

Geolog postrzega ziemię jako wynik historycznych i prehistorycznych procesów: fałdowanie skorupy ziemskiej, pękanie i uskoki, powstawanie osadów. Te procesy zachodzące…

ADHD A SUPLEMENTACJA

ADHD a suplementy diety i witaminy. Nie ma wątpliwości, że niedobory żywieniowe mogą pogarszać przebieg ADHD i nawet zniweczyć efekty…

CERTYFIKACJA SZKÓŁEK PIŁKARSKICH

Silne korzenie wzrostu Od kilku już lat Polski Związek Piłki Nożnej prowadzi wyjątkowy projekt – Program Certyfikacji Szkółek Piłkarskich. Projekt…

UCZULENIE NA JAD OWADÓW

Uczulenie na jad owadów ma swoje konsekwencje w psychice. Około 1-2 proc. osób na jad owadów reaguje w sposób tak…

CITROËN C5 X

C5 X to nietuzinkowa synteza elegancji sedana, dynamiki kombi i podwyższonej sylwetki SUV-a C5 X TO NAJBARDZIEJ NOWOCZESNE UCIELEŚNIENIE FILOZOFII…

DZIECKO SIĘ DRAPIE? MOŻE TO PFIC

Straszliwy świąd, który prowadzi do przeszczepu wątroby. Przeraźliwy, uporczywy świąd towarzyszy im niemal bez przerwy. Zaburza sen i normalne funkcjonowanie…

ROBOT IMITUJĄCY NOWORODKA

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

WSZYSCY ODCZUWAMY TAK SAMO?

Dylematy wagonika rozwiązywane podobnie w różnych częściach świata. Ludzie z kultur Wschodu, Zachodu i Południa nie różnią się za bardzo…

WPŁYW SERIALI

Seriale kształtują trendy. Jesienią 2020 w Netflixie miała miejsce premiera ?Gambitu królowej?. Wraz z zaostrzaniem przepisów związanych z pandemią, VOD…

DEKAMERON – POSKROMIENIE SKĄPCA

DZIEŃ PIERWSZY Opowieść VII Pisownia oryginalna z 1930 roku Bergamino opowieścią o Primassie i opacie z Clugny zawstydza skąpego Cane…

DEKAMERON – MARTELLINO  KALEKA

DZIEŃ DRUGI Opowieść I Pisownia oryginalna z 1930 roku Martellino, rzekomy kaleka, udaje, że ozdrowiał, zbliżywszy się do szczątków świętego.…

CHORE JELITA A SEKS

Jak się kochać, gdy chore są jelita Choroby nieswoiste jelit sprawiają wiele problemów w życiu na każdym poziomie – także…

JAK DOBRAĆ STANIK (VIDEO)

Stanikowe dylematy – pytania do brafitterki. Opinie i poglądy opublikowane na portalu cocomac.pl są wyłącznie opiniami i poglądami ich Autorów.…

DIETA „PÓŁ TALERZA”

Dietetyk radzi: zapomnijmy o piramidzie żywienia ? idea ?pół talerza? to nowa jakość w planowaniu zdrowych posiłków Jednym z fundamentów…

PREHISTORYCZNY LEW AMERYKAŃSKI

Przy lwie amerykańskim tygrys szablozębny był jak kociak. Mimo zatrważających kłów, samce tygrysów szablozębnych mogły być o wiele mniej agresywne…

MITSUBISHI ECLIPSE CROSS PHEV

Nowy SUV coupe plug-in. Niedawno w polskich salonach Mitsubishi Motors pojawił się model Eclipse Cross PHEV – SUV coupe z…

ARCHITEKTURA – Z KOSMOSU NA ZIEMIĘ

Samowystarczalna ekologiczna architektura inspirowana rozwiązaniami dla kosmosu. Technologie tworzone pierwotnie do użytku w kosmosie nie raz znajdowały zastosowanie na Ziemi.…

OLEJ PALMOWY

Oleje egzotyczne część II Olej palmowy Oleju palmowego nie lubią ani dietetycy, ani kardiolodzy, nie ma też najlepszej opinii Narodowego…

KOŃ JAK CZŁONEK RODZINY

Prof. Makowiecki: konie w średniowiecznej Polsce często traktowano jak członków rodziny Konie w czasach piastowskich często traktowane były jak członkowie…

POLSKIE NIETOPERZE

Nie wplątują się we włosy; nie piją krwi; polskie gatunki nietoperzy są owadożerne Nietoperze nie wplątują się we włosy. Polskie…

DEKAMERON – STRZAŁY MARTUCCIA

DZIEŃ PIĄTY Opowieść II Pisownia oryginalna z 1930 roku Konstancja miłuje Martuccia Gomito. Usłyszawszy o jego śmierci, wypływa na morze…

OPEL ASTRA GSE I GRANDLAND

Nowy Opel Astra GSe i Opel Grandland GSe: już wkrótce rozpocznie się przyjmowanie zamówień na polskim rynku. Mocne, dynamiczne i…

MONGOLIA CZĘŚĆ  3

Mariusz Reweda Część 3 Patrząc dzisiaj przez uchylone okno mojego domu na kółkach, spostrzegłem orły. Rozbiliśmy obóz wysoko na stoku…

NIEDŹWIEDZIE W BIAŁOWIEŻY

140 lat po wyginięciu: czy niedźwiedzie powrócą do Białowieży? Niedźwiedzie brunatne wyginęły w Puszczy Białowieskiej pod koniec XIX w. Później…

BORELIOZA – DIAGNOSTYKA

Co warto wiedzieć o diagnozowaniu boreliozy? Jeśli borelioza nie objawi się rumieniem, jej zdiagnozowanie jest trudne i czasami trwa nawet…

AGRESJA USA NA IRAK 2003

Agresja USA na Irak z fałszywym pretekstem. Agresja Stanów Zjednoczonych na Irak w 2003 roku była jednym z najbardziej kontrowersyjnych…

CASTING DLA KOBIET Z DZIEĆMI

UWAGA  PILNE. Do reklamy dziecięcej marki dla znanej sieci sklepów potrzebne kobiety z dziećmi. Termin:  Sesja odbędzie się w dniu 27…

UKĄSZENIE  OWADA

Jak radzić sobie z ukąszeniami owadów i pajęczaków? Lato rozkręciło się na dobre, a wraz z nim wrócił problem gryzących…

ANDROPAUZA

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

ALBANIA. ZAGINIONE MIASTO W BUSHAT

Zaginione antyczne miasto na celowniku polskich archeologów. Pozostałości po dwóch wielkich antycznych kamiennych budowlach na szczycie wzgórza niedaleko Szkodry w…

POMOC PSYCHOLOGICZNA DLA DZIECI Z UKRAINY

Potrzebni psycholodzy dziecięcy ze znajomością języka ukraińskiego. Osoby zainteresowane pracą z dziećmi z Ukrainy prosimy o kontakt na adres: biuro@reaktywacja50plus.org…

NIE PRZETRZYMUJ BÓLU

Wytrzymywanie bólu to bardzo zły pomysł. Ból to sygnał. Ból należy leczyć, ale mądrze. Dowiedz się, czym grozi nieprawidłowe leczenie…

KOLEJNY SPONSOR IGI ŚWIĄTEK

PZU oficjalnym partnerem Igi Świątek Największy polski ubezpieczyciel PZU objął patronatem Igę Świątek ? pierwszą Polkę w historii, która wygrała…

WODÓR, WODÓR I JESZCZE RAZ WODÓR

Wodór jako lekarstwo na wysokie ceny energii i węgla ? RoadShow 2023 #OswajamyWodor. Przydomowe stacje tankowania wodoru, wodorowe pompy ciepła,…

KOT ROSYJSKI NIEBIESKI

Kot rosyjski niebieski ? opis, charakter, opinie właścicieli. Gdy mówi się o kotach pełnych wdzięku i gracji, ma się na myśli…

BIEGUNKA: CO JEŚĆ I PIĆ, BY SOBIE POMÓC

Zjedzenie niedogotowanego mięsa, niestarannie umytego jabłka może skończyć się biegunką, wywołaną przez patogeny w skażonej żywności. Biegunka może być też…

JELITA – CZYM NAPRAWDĘ SĄ

Jelita ? czynna kolonia, kanalizacja i centrum dowodzenia. Jelito cienkie i grube to autostrada biegnąca od żołądka po odbyt. Ale…


[CP_CALCULATED_FIELDS id=”7″]

Dodaj komentarz

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

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

error

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

Przejdź do treści