Знаем, че човешкото любопитство да контролира всичко е довело до откриването на големия технологичен напредък. Един от големите проблеми, пред които е изправено човечеството през този век, е енергийната криза. Това означава, че трябва да се разработят всички необходими аспекти за осъществяване на ядрен синтез. The китайско изкуствено слънце тя е близо до постигане на ядрен синтез и прекратяване на проблемите на енергийната криза.
В тази статия ще ви разкажем какво представлява изкуственото слънце в Китай, какви са неговите характеристики и колко важно е то за глобалната енергийна парадигма.
Какво е изкуственото слънце на Китай
Наричат го изкуственото слънце, защото използва същия източник на енергия като най-близката ни звезда. Това е един от най-обещаващите постижения в науката, с техническо име, наречено синтез: почти чист източник на енергия, който великите сили преследват от десетилетия. Дотолкова, че преди петдесет години се казваше, че са останали само петдесет...
Въпреки това изглежда, че се сближаваме. Между другото, защото Китай току-що счупи рекорда за най-дълга реакция на ядрен синтез: 120 милиона градуса по Целзий за 101 секунди.
Първо, ще продължим и ще обясним какво всъщност представлява ядреният синтез. Конвенционалните атомни електроцентрали работят чрез освобождаване на енергия от делене. Тоест "разбийте" атома. Така обогатеният уран, бомбардиран с неутрони, се използва за започване на ядрена верижна реакция.
Тези фабрики работят повече от половин век. Конкретен, Първата свързана с мрежата атомна електроцентрала е завършена в Съветския съюз през 1954 г. Въпреки това, както ни показва поредицата от ядрени аварии в Чернобил, те не са без риск.
От една страна, имаме неконтролирани верижни реакции. Въпреки че последствията бяха катастрофални, подобни събития са изключително ненормални. Истинският проблем с ядреното делене са отпадъците, които произвежда, които могат да останат опасно радиоактивни в продължение на стотици години.
Обратно, ядрен синтез или изкуствено слънце предлагат възможност за безопасно генериране на енергия с малко или никакви отпадъци. Благодарение на ниския си въглероден отпечатък, той може да бъде мощен инструмент в борбата срещу изменението на климата.
Как се постига ядрен синтез
Как се постига? По същество той комбинира две леки ядра в едно тежко ядро, подлагайки ги на огромно налягане и изключително високи температури. Реакцията също освобождава енергия, тъй като получените ядра са по-малко масивни от първите две ядра самостоятелно.
Обикновено горивото, използвано за създаване на изкуствено слънце, се основава на изотопи на деутерий и тритий. Деутерият може да бъде извлечен от морска вода, докато тритият може да бъде извлечен от литий.. И двата елемента са изобилни в абсолютно изобилие, почти безкрайно в сравнение с урана. Например, деутерий в един литър морска вода може да произведе енергия, еквивалентна на триста литра нефт.
За да се разбере енергията, освободена по време на термоядрения синтез, е достатъчно да се вземе предвид, че няколко грама гориво могат да генерират тераджаули: достатъчно, за да задоволи енергийните нужди на човек в развита страна за шест години.
Реакциите на синтез също произвеждат отпадъци. Повечето от него е хелий, инертен газ. Въпреки това се произвеждат и малки количества радиоактивни отпадъци, получени от тритий.
За щастие, те се разпадат много преди своите двойници при делене. По-конкретно, те могат да бъдат използвани повторно или рециклирани за по-малко от сто години. От друга страна, неутронният поток, който възниква по време на синтеза, засяга околните материали, които постепенно стават радиоактивни без защита. Следователно, екранирането на структурата на реактора ще бъде друг решаващ аспект.
Как работи изкуственото слънце в Китай
Добре, сега имаме нашите тритиеви и деутериеви горива и основните принципи на работа. Но как точно протича този процес? Тук започват клопките при преминаване от теория към практика.
Както очаквахме, беше необходимо да се приложат много високи налягания и температури. Достатъчно, за да превърне горивото в изключително гореща плазма. Атомите трябва да се сблъскват един с друг при температури от поне 100 милиона градуса по Целзий, с достатъчно налягане, за да ги приближи толкова близо, че ядреното привличане да преодолее електрическото отблъскване.
Установяването на груб паралелизъм е като преодоляване на отблъскването на два магнита с еднаква полярност, докато можете да ги залепите заедно. За да се постигнат тези екстремни условия, се използват магнитни полета и мощни лазерни лъчи за фокусиране на горивото. След като се достигне състояние на свръхгореща плазма, трябва да продължи да се добавя гориво, докато се опитва да контролира високите топлинни емисии, без да разрушава реактора.
Разбира се, няма материал в света, който да издържи 100 милиона градуса по Целзий, без да се разтопи моментално. Тук влиза в действие ограничаването на плазмата и това се постига чрез различните типове реактори.
Най-новите постижения в ядрения синтез
Както първоначално очаквахме, едно от най-новите разработки в областта на ядрения синтез включва Китай. През май 2021 г. изследователи от Югозападния институт по физика (SWIP) в Чънду, Китай обявиха, че техният реактор HL-2M е счупил всички рекорди за експерименти с ядрен синтез.
Въпреки че това е сложен процес, най-голямото предизвикателство не е самият синтез, както беше постигнато в много реактори през последните години. Истинското предизвикателство е да го поддържате във времето: малко хора са способни да направят повече от няколко секунди.
Това е мястото, където учените от SWIP получиха своя медал: те достигнаха температура от 150 милиона градуса по Целзий за 101 секунди. Предишният рекорд се държеше от Южна Корея с 20 секунди.
Този подобен на токамак реактор се рекламира като „изкуствено слънце“, но всъщност е десет пъти по-горещ от ядрото на слънцето. Сега всички очи са насочени към най-големия международен залог досега: ITER. Този страхотен проект, който включва 35 държави, току-що завършили първата фаза на строителството. Ако всичко върви добре, последният реактор ще може да генерира 500 мегавата електроенергия около 2035 г.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за изкуственото соло от Китай и неговите характеристики.