Sreda, 7. 12. 2016, 18.32
7 let, 1 mesec
V laboratoriju delajo svojo zvezdo, ta lahko reši eno od največjih težav človeštva
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
2,18
Nemški znanstveniki so naredili pomemben nov korak k poustvaritvi procesov, ki v notranjosti našega Sonca proizvajajo velikanske količine energije. Raziskovalni fuzijski reaktor Wendelstein 7-X namreč deluje, kot so si zamislili. To je sicer veliko večja zmaga, kot je slišati. Fuzijska energija lahko namreč povzroči novo energetsko revolucijo in človeštvu prinese neverjetno blaginjo.
Na kratko o tem, kaj se dogaja v Nemčiji
Na fizikalnem inštitutu Max Planck v Nemčiji so decembra lani vklopili eksperimentalni fuzijski reaktor oziroma stelarator Wendelstein 7-X. Ugotovili so, da zmore zadržati zelo vročo helijevo plazmo.
Zdaj so nemški znanstveniki ugotovili še, da Wenderstein 7-X ustvarja ravno prava magnetna polja (vir).
Kaj vse to pomeni? Zakaj je delo nemških znanstvenikov zelo pomembno, bomo imeli tudi mi kaj od njega in kaj je sploh fuzija?
Jedrska fuzija oziroma jedrsko zlivanje in jedrska fisija oziroma jedrska cepitev, kakšna je razlika?
Jedrska fisija oziroma jedrska cepitev
To je proces, zaradi katerega lahko v jedrskih elektrarnah nastaja elektrika.
Pri postopku jedrske cepitve težka atomska jedra, na primer jedra atomov urana ali plutonija, razpadajo na lažja jedra.
Pri procesu jedrske fisije oziroma cepitve jeder v jedrskem reaktorju elektrarne, kot je tista v Krškem, se v obliki toplote sprošča ogromno energije. Ta energija poganja turbino, ki vrti generator in s tem proizvaja elektriko.
Čeprav pridobivanje elektrike v jedrskih elektrarnah v primerjavi s termoelektrarnami velja za razmeroma čisto, pri procesu cepitve jeder nastajajo radioaktivni odpadki, ki nevarno sevajo.
Preberite več o tem, kako deluje jedrska elektrarna
Jedrska fuzija oziroma jedrsko zlivanje
To je proces, ki se dogaja v notranjosti zvezd.
Sonce nas greje z energijo, ki nastaja kot stranski produkt jedrske fuzije. Ta proces je ravno obraten od cepitve jeder: atomi lahkih elementov, kot je vodik, se pri zelo visoki temperaturi in pod ogromnim tlakom združujejo oziroma zlivajo v atome težjih elementov, kot je helij.
Pri tem se sproščajo velikanske količine energije, radioaktivnih odpadkov ali drugih stranskih produktov reakcije pa ni.
Največji izziv je na Zemlji narediti Sonce
Prav dejstvo, da se proces jedrskega zlivanja oziroma fuzije odvija v sredici zvezd, je že desetletja največja ovira pri izdelavi delujočega fuzijskega reaktorja.
Težava ni le to, da je treba atome, katerih jedra želimo skupaj zliti tako, da bodo nastali drugi, težji atomi, segreti na nekaj deset milijonov stopinj Celzija (da bodo v stanju, ki mu rečemo plazma, omenili smo jo zgoraj).
Strela je primer snovi v stanju plazme, ki ga je videl že vsak od nas.
Težava je tudi, da je treba narediti prostor, ki bo plazmo zelo, zelo vročo lahko ohranjal dovolj dolgo, da se bo sploh sprožil proces jedrskega zlivanja.
Treba je torej narediti reaktor, v katerega bo mogoče pospraviti zvezdo, če se izrazimo preprosto.
Kako daleč so s svojimi eksperimenti danes nemški znanstveniki
Nemškim znanstvenikom z inštituta Max Planck je decembra lani že uspelo, da so na milijon stopinj Celzija segreto (to so naredili z laserjem) plazmo helija v komori Wendelstein 7-X, ki ji pravijo tudi stelarator, zadržali desetinko sekunde.
Das erste Plasma!!! / The first plasma!!! (js) #W7X pic.twitter.com/lWk1ykaisA
— MPI für Plasmaphysik (@PlasmaphysikIPP) December 10, 2015
Februarja letos so za četrt sekunde ustvarili vodikovo plazmo, ki je imela 80 milijonov stopinj Celzija.
Takole, kot krof, je videti stelarator Wendelstein 7-X.
Kam pa so v stelaratorju postavili izredno vročo plazmo? Na tla je ne moreš dati, saj na Zemlji ne obstaja material, ki bi lahko zadržal na milijon stopinj Celzija segreto snov, kaj šele plazmo pri 80 milijonih stopinj Celzija. Ne, plazmo na mestu drži oziroma usmerja magnetno polje in ji preprečuje, da bi se dotaknila sten reaktorja.
Zdaj pride na vrsto preboj nemških znanstvenikov, ki smo ga omenili uvodoma. V stelaratorju Wendelstein 7-X jim je namreč uspelo ustvariti tridimenzionalno magnetno polje, ki bo po njihovih izračunih zelo dobro pri dolgotrajnejšem zadrževanju vroče plazme.
Kljub temu da je za zdaj uspešen, projekt Wendelstein 7-X ni namenjen dejanski proizvodnji elektrike s pomočjo jedrskega zlivanja. Njegov namen je dokazati, da je to sploh mogoče.
Nemški znanstveniki so v stelaratorju do zdaj plazmo sicer le segrevali, predvidoma do leta 2019 pa želijo začeti ustvarjati prve fuzijske reakcije, pri katerih se bo sproščala energija. Te bo sicer za začetek dovolj le za pokritje energetske porabe samega reaktorja Wendelstein 7-X, napovedujejo.
Nemci niso edini, ki raziskujejo možnost izkoriščanja energije jedrskega zlivanja. V Franciji trenutno poteka gradnja eksperimentalnega reaktorja, ki ga je naročila mednarodna organizacija za raziskave potenciala fuzijske energije ITER. Ta reaktor je drugačen od nemškega Wendelstein 7-X, obliki pravijo tokamak. Zraven je pripis: "Moč Sonca prinašamo na Zemljo."
Zakaj fuziji pravijo tudi sveti gral energetike
Zato, ker lahko delujoče fuzijske elektrarne rešijo energetsko krizo, v kateri se bo človeštvo morda znašlo, ko zmanjka fosilnih goriv.
Prednost proizvajanja energije z jedrskim zlivanjem je, da je gorivo zanj zelo poceni, uporabimo lahko namreč vodo. Gorivo so atomi vodika in devterija (izotop vodika, jedro ima ob enem protonu še en nevtron), ki se zlivajo v težje atome helija.
Da je fuzijska energija trajnostna, pa ne nazadnje dokazuje naše Sonce, ki s jedrskim zlivanjem energijo oddaja že okrog 4,5 milijarde let, goriva pa ima še vsaj za prihodnjih pet milijard let.
