Znamo da je ljudska radoznalost da sve kontroliše dovela do otkrića velikog tehnološkog napretka. Jedan od velikih problema sa kojima se suočava ljudsko biće u ovom veku je energetska kriza. To znači da se moraju razviti svi potrebni aspekti za izvođenje nuklearne fuzije. The kinesko umjetno sunce blizu je postizanju nuklearne fuzije i okončanja problema energetske krize.
U ovom članku ćemo vam reći šta je umjetno sunce u Kini, koje su njegove karakteristike i koliko je važno za globalnu energetsku paradigmu.
Šta je kinesko veštačko sunce
Zovu ga umjetno sunce jer koristi isti izvor energije kao i naša najbliža zvijezda. To je jedno od najperspektivnijih dostignuća u nauci, sa tehničkim nazivom fuzija: skoro čist izvor energije za kojim velike sile jure decenijama. Toliko da se pre pedeset godina govorilo da ih je ostalo samo pedeset...
Međutim, čini se da se približavamo. Između ostalog, zato što je Kina upravo oborila rekord za najdužu reakciju nuklearne fuzije: 120 miliona stepeni Celzijusa za 101 sekundu.
Prvo ćemo objasniti šta je zapravo nuklearna fuzija. Konvencionalne nuklearne elektrane rade tako što oslobađaju energiju fisije. Odnosno, "razbiti" atom. Tako se obogaćeni uranijum bombardovan neutronima koristi za pokretanje nuklearne lančane reakcije.
Ove fabrike rade više od pola veka. Specifično, Prva nuklearna elektrana povezana na mrežu završena je u Sovjetskom Savezu 1954. godine. Međutim, kako nam pokazuje serija nuklearnih katastrofa u Černobilu, one nisu bez rizika.
S jedne strane imamo nekontrolisane lančane reakcije. Iako su posljedice bile katastrofalne, ovakvi događaji su krajnje nenormalni. Pravi problem nuklearne fisije je otpad koji proizvodi, a koji može ostati opasno radioaktivan stotinama godina.
Suprotno tome, nuklearna fuzija ili umjetno sunce nude mogućnost sigurnog stvaranja energije sa malo ili bez otpada. Zahvaljujući niskom ugljičnom otisku, mogao bi biti moćno oruđe u borbi protiv klimatskih promjena.
Kako se postiže nuklearna fuzija
Kako se to postiže? U suštini, kombinuje dva laka jezgra u jedno teško jezgro, izlažući ih ogromnom pritisku i ekstremno visokim temperaturama. Reakcija također oslobađa energiju jer su rezultirajuće jezgre manje masivne od same prve dvije jezgre.
Tipično, gorivo koje se koristi za stvaranje vještačkog sunca je bazirano na izotopima deuterijuma i tricijuma. Deuterijum se može ekstrahovati iz morske vode, dok se tricijum može ekstrahovati iz litijuma.. Oba elementa su u izobilju u apsolutnom izobilju, gotovo beskonačno u poređenju sa uranijumom. Na primjer, deuterijum u jednoj litri morske vode može proizvesti energiju koja je ekvivalentna tri stotine litara nafte.
Da bismo razumjeli energiju koja se oslobađa tokom fuzije, dovoljno je uzeti u obzir da nekoliko grama goriva može generirati teradžule: dovoljno da zadovolji energetske potrebe čovjeka u razvijenoj zemlji za šest godina.
Reakcije fuzije također proizvode otpad. Većina je helijum, inertni gas. Međutim, male količine radioaktivnog otpada dobivenog od tritijuma također se proizvode.
Na sreću, oni se raspadaju mnogo prije svojih fisionih parnjaka. Konkretno, mogu se ponovo koristiti ili reciklirati za manje od sto godina. S druge strane, neutronski tok koji se javlja tokom fuzije utiče na okolne materijale, koji postepeno postaju radioaktivni bez zaštite. stoga, zaštita strukture reaktora će biti još jedan ključni aspekt.
Kako djeluje kinesko umjetno sunce
Ok, sada imamo tricija i deuterijum goriva i osnovne principe rada. Ali kako tačno ovaj proces funkcioniše? Ovdje, dakle, počinju zamke pri prelasku s teorije na praksu.
Kao što smo i očekivali, bilo je potrebno primijeniti vrlo visoke pritiske i temperature. Dovoljno da se gorivo pretvori u izuzetno vruću plazmu. Atomi se moraju sudarati jedan sa drugim na temperaturama od najmanje 100 miliona stepeni Celzijusa, sa dovoljnim pritiskom da ih približi toliko da nuklearna privlačnost nadvlada električnu odbojnost.
Uspostavljanje grubog paralelizma je kao prevladavanje odbijanja dva magneta istog polariteta dok ih ne možete zalijepiti zajedno. Da bi se postigli ovi ekstremni uslovi, za fokusiranje goriva koriste se magnetna polja i moćni laserski snopovi. Jednom kada se dostigne stanje hipervruće plazme, gorivo se mora nastaviti dodavati dok se pokušava kontrolirati visoka emisija topline bez uništavanja reaktora.
Naravno, ne postoji materijal na svetu koji može da izdrži 100 miliona stepeni Celzijusa, a da se ne otopi odmah. Ovdje dolazi do izražaja ograničenje plazme, a to se postiže različitim tipovima reaktora.
Najnovija dostignuća u nuklearnoj fuziji
Kao što smo prvobitno očekivali, jedan od najnovijih događaja u nuklearnoj fuziji predstavlja Kinu. U maju 2021., istraživači sa Southwest Institute of Physics (SWIP) u Chengduu u Kini objavili su da je njihov reaktor HL-2M oborio sve rekorde u eksperimentima nuklearne fuzije.
Iako je to složen proces, najveći izazov nije sama fuzija, kao što je to postignuto u mnogim reaktorima posljednjih godina. Pravi izazov je održavati ga tokom vremena: malo ljudi je sposobno da uradi više od nekoliko sekundi.
Tu su naučnici SWIP-a dobili svoju medalju: dostigli su temperaturu od 150 miliona stepeni Celzijusa za 101 sekundu. Prethodni rekord držala je Južna Koreja sa 20 sekundi.
Ovaj reaktor nalik tokamaku se reklamira kao "vještačko sunce", ali je zapravo deset puta topliji od jezgre Sunca. Sve oči su sada uprte u najveću međunarodnu opkladu do sada: ITER. Ovaj sjajan projekat koji uključuje 35 zemalja koje su upravo završile prvu fazu izgradnje. Ako sve prođe kako treba, konačni reaktor će moći proizvesti 500 megavata električne energije oko 2035. godine.
Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o umjetnom solu iz Kine i njegovim karakteristikama.