Ласерските трепкања го запалуваат знаењето за сончевиот оган
Ажурирано: 19.01.19 - 17:33
Вакуумската комора има дијаметар од десет метри.
Истражувачите сакаат да користат нуклеарна фузија за да создадат неутрална климатска енергија. Сепак, треба да се направи долг пат пред да се искористи за производство на електрична енергија. Критичарите на проектот сметаат дека привидниот интерес е чисто воен.
Од Фалк Дамбовски
Истражувачите сакаат да користат нуклеарна фузија за да генерираат климатски неутрална енергија. Сепак, треба да се направи долг пат пред да се искористи за производство на електрична енергија. Критичарите на проектот сметаат дека привидниот интерес е чисто воен.
Истражувачите седат концентрирани пред екраните. Последен поглед на дисплеите, се вели: палење. Почнува да работи најголемата ласерска машина во светот. Мал ласерски пулс се врти низ засилувачите и формира огромен ласерски бран, кој зрачи од сите страни во центарот на челична топка висока десет метри. Таму, во вакуум, збирната енергија удира во мало топче водород и го компресира до 20 пати повеќе од густината на оловото. Целта: Водородните јадра треба да се спојат и да формираат хелиум - и во тој процес даваат изобилство на енергија.
Масивниот ласерски експеримент што би го наполнил плоштадот Свети Петар во Рим е во мирниот Ливермор, Калифорнија, од 2009 година. Националниот објект за палење (NIF), чија изградба чинеше 3,5 милијарди долари, е Мека за истражување на ласерската фузија. Тука научниците неодамна го испуштија најмоќниот ласерски истрел во светот. Со врвна моќност од 500 трилиони вати, илјада пати повеќе енергија отколку што им е потребна на САД за една секунда, тие го достигнаа врвот на досегашните истражувања. „Ласерот сега е целосно оперативен, исто како што беше планиран пред 20 години“, гордо најави Ед Мозес, шеф на NIF.
Замрзнати атоми на водород, прецизно обликувани во сфери со дијаметар од два милиметри, се ставаат во шуплива комора за согорување со злато, со димензии од само девет милиметри. Со помош на гигантскиот ласер, водородот треба да се компресира во комората за согорување додека не се запали на температура од 100 милиони степени и се осигура и формира потешки атоми на хелиум.
Фузија како диета за атоми
Нуклеарните истражувачи во NIF во моментов работат на подобрен метод: брзо палење. УВ ласерското светло се застрелува во златниот шуплив цилиндар од двете страни. Внатрешниот wallид се загрева и ја претвора ласерската светлина во интензивни рендгенски зраци. Во рамките на ситниот цилиндар, Х-зраците ја компресираат капсулата со водород. Ниту едно бавно движење не е доволно за да се демонстрира брзината на овој процес: водородот во ласерскиот фокус е компресиран до топла плазма за само 100 милијардити дел од секундата, 10 пикосекунди. „Дополнителни ласери со краток пулс можат во овој момент да ја запалат искрата на фузијата на фузија во топчето со компримирано гориво“, рече физичарот Андреас Кемп, објаснувајќи го брзото палење во списанието „Спектрум дер Висеншафт“. Тој е еден од ретките германски научници вклучени во проектот NIF.
Ако фузијата успее, атомите на водород се спојуваат во парови и формираат хелиум. Тоа е како диета за атомите. Вие губите маса, што се претвора во енергија, според формулата на Ајнштајн: E = mc2. Еден грам фузивно гориво содржи енергија од 12,3 тони тврд јаглен. „Ние го внесуваме fireвездениот оган во лабораторијата“, го воодушевува Ед Мозес. И неговиот колега Рикардо Бети, директор на Центарот за наука за спојување на Универзитетот во Рочестер (Newујорк), воодушевено вели: „За мене, ласерот е starвезда на проектот“. Брзото палење треба да се тестира за прв пат следната година.
Колку што е еуфорично расположението меѓу научниците во моментот, изгледите за рана употреба за производство на електрична енергија се неми. Пречките за пренесување на концептот на огромно ласерско снимање на ситни сфери на континуирана рутинска работа се уште се премногу големи. Бараниот принцип на централа не звучи многу револуционерно: нуклеарната фузија ослободува топлина што треба да се претвори во електрична енергија со помош на турбини.
„Најголемиот предизвик за реакторот со ласерска фузија е високата стапка на повторување на експлозиите, што би било потребно за комерцијална употреба“, вели Кемп. „Десет капсули гориво во секунда, или еден милион на ден, ќе бидат неопходни.“ Како споредба, на NIF сè уште му требаат околу шест часа почетно време за еден истрел со ласер. Покрај тоа, сè уште не е доволно разјаснето како можат ефективно да се зафатат исклучително високоенергетските неутрони што се јавуваат како производ на нуклеарна фузија. И прашањето за доволно производство на гориво е исто така проблем.
„Површинскиот интерес на истражувањето на ласерската фузија е чисто воен“, велат критичарите на проектот како што е физичарот Волфганг Либерт, портпарол на интердисциплинарната работна група за наука, технологија и безбедност (Јанус) на ТУ Дармштад. „Ласерскиот истрел за компресија и спојување на водородна сфера од два милиметри е како мини бомба во лабораторија.
Топла водородна плазма како конкуренција
Навистина, изградбата на NIF е воено финансирана и мотивирана. Проектот е контролиран од Националната агенција за нуклеарна безбедност на САД. Едно не е само испитување на цивилната употреба на нуклеарната фузија. „Истражувачите во НИФ исто така сакаат подобро да ги разберат физичките процеси вклучени во експлозијата на хидрогенска бомба“, вели Либерт. Од 5 август 1963 година постои меѓународен договор за запирање на тестовите за нуклеарно оружје. Како резултат, американските истражувачи бараа алтернативи за понатамошна развој на нивната технологија за нуклеарно оружје. Така беше соодветно што американскиот физичар Теодор Мајман го измисли првиот ласер уште во 1960 година. Оттогаш, научниците од Националната лабораторија Лоренс Ливермор во Калифорнија, која сега ја вклучува и NIF, работат на идејата за минијатуризација на тестовите за атомска бомба со помош на ласери. Во 1972 година, американскиот физичар Johnон Наколс и неговите колеги прво ги објавија своите идеи за ласерската нуклеарна фузија, укажувајќи на перспективата на цивилна употреба. Спарувањето на воени истражувања и цивилна мотивација е зачувано до ден-денес.
Во Франција во близина на Бордо, во моментов се гради Ласер Мегажул (LMJ), систем кој е исто толку моќен како и американскиот NIF. Најголемата конкуренција за ласерска фузија во САД, сепак, доаѓа од истражувачки колеги со поинаков концепт. Алтернативниот метод на фузија што го претпочитаат повеќето научници вклучува ограничување на топла водородна плазма во силни магнетни полиња.
Првата нуклеарна фузија во лабораторијата беше постигната уште во 1991 година со Заедничкиот европски торус (JET). Следната генерација на таканаречена технологија токамак, Меѓународниот термонуклеарен експериментален реактор (Итер), во моментов се гради во Кадараче на југот на Франција. Проектот мамут, чија цена се проценува на околу 15 милијарди евра, треба да генерира енергија за фузија за прв пат од 2026 година колку што е потребно за загревање на плазмата. Помалиот тест реактор Венделштајн 7-Х е предвидено да започне со работа во Грајфсвалд веќе во 2014 година.
И покрај пречките и посветената конкуренција на нивните научни колеги, истражувачите на NIF во Ливермор на живописниот залив во Сан Франциско остануваат сигурни: „Во рок од дванаесет години од запалувањето на ласерската фузија за прв пат, пилотската централа може да биде во функција“, рече еден Студија од страна на LNLL. Палењето треба да успее следната година.