Znamo da je ljudska znatiželja da sve kontrolira dovela do otkrića velikog tehnološkog napretka. Jedan od velikih problema s kojima se suočava ljudsko biće u ovom stoljeću je energetska kriza. To znači da se moraju razviti svi potrebni aspekti za izvođenje nuklearne fuzije. The kinesko umjetno sunce blizu je postizanja nuklearne fuzije i okončanja problema energetske krize.
U ovom članku ćemo vam reći što je umjetno sunce u Kini, koje su njegove karakteristike i koliko je važno za globalnu energetsku paradigmu.
Što je kinesko umjetno sunce
Nazivaju ga umjetnim Suncem jer koristi isti izvor energije kao i naša najbliža zvijezda. To je jedan od napredaka u znanosti koji najviše obećava, s tehničkim nazivom fuzija: gotovo čist izvor energije za kojim velike sile jure desetljećima. Toliko da se prije pedeset godina govorilo da ih je ostalo samo pedeset...
Ipak, čini se da smo se približili. Između ostalog i zato što je Kina upravo oborila rekord za najdužu reakciju nuklearne fuzije: 120 milijuna Celzijevih stupnjeva za 101 sekundu.
Prvo ćemo objasniti što je zapravo nuklearna fuzija. Konvencionalne nuklearne elektrane rade oslobađanjem energije iz fisije. Odnosno "razbiti" atom. Stoga se obogaćeni uran bombardiran neutronima koristi za pokretanje nuklearne lančane reakcije.
Ove tvornice rade više od pola stoljeća. Specifično, Prva nuklearna elektrana spojena na mrežu dovršena je u Sovjetskom Savezu 1954. godine. Međutim, kao što nam serija nuklearnih katastrofa u Černobilu pokazuje, one nisu bez rizika.
S jedne strane imamo nekontrolirane 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.
Obrnuto, nuklearna fuzija ili umjetno sunce nude mogućnost sigurne proizvodnje energije s malo ili bez otpada. Zahvaljujući niskom ugljičnom otisku, mogao bi biti moćan alat u borbi protiv klimatskih promjena.
Kako se postiže nuklearna fuzija
Kako se to postiže? U biti, spaja dvije lake jezgre u jednu tešku jezgru, izlažući ih ogromnom pritisku i ekstremno visokim temperaturama. Reakcija također oslobađa energiju jer su nastale jezgre manje masivne od prve dvije same jezgre.
Tipično, gorivo koje se koristi za stvaranje umjetnog sunca temelji se na izotopima deuterija i tricija. Deuterij se može ekstrahirati iz morske vode, dok se tricij može ekstrahirati iz litija.. Oba elementa obiluju u apsolutnom obilju, gotovo beskonačnom u usporedbi s uranom. Na primjer, deuterij u jednoj litri morske vode može proizvesti energiju ekvivalentnu tristo litara nafte.
Da bismo razumjeli energiju koja se oslobađa tijekom fuzije, dovoljno je uzeti u obzir da nekoliko grama goriva može generirati teradžule: dovoljno za podmirenje energetskih potreba osobe u razvijenoj zemlji za šest godina.
Reakcije fuzije također proizvode otpad. Većina je helij, inertni plin. Međutim, male količine radioaktivnog otpada dobivenog od tricija također se proizvode.
Srećom, oni se raspadaju puno prije svojih fisijskih parnjaka. Točnije, mogu se ponovno upotrijebiti ili reciklirati za manje od sto godina. S druge strane, tok neutrona koji se javlja tijekom fuzije utječe na okolne materijale koji postupno postaju radioaktivni bez zaštite. Stoga, zaštita strukture reaktora bit će još jedan ključni aspekt.
Kako radi kinesko umjetno sunce
U redu, sada imamo goriva tricij i deuterij i osnovne principe rada. Ali kako točno funkcionira ovaj proces? Ovdje, dakle, počinju zamke pri prelasku s teorije na praksu.
Kao što smo i očekivali, bilo je potrebno primijeniti vrlo visoke tlakove i temperature. Dovoljno da pretvori gorivo u iznimno vruću plazmu. Atomi se moraju sudarati jedan s drugim na temperaturama od najmanje 100 milijuna stupnjeva Celzijusa, s dovoljnim pritiskom da ih toliko približi da nuklearno privlačenje nadjača električno odbijanje.
Uspostavljanje grubog paralelizma je poput prevladavanja odbijanja dvaju magneta istog polariteta dok ih ne možete zalijepiti. Za postizanje ovih ekstremnih uvjeta koriste se magnetska polja i snažne laserske zrake za fokusiranje goriva. Nakon što se postigne stanje hipervruće plazme, mora se nastaviti dodavati gorivo dok se pokušava kontrolirati visoka emisija topline bez uništavanja reaktora.
Naravno, ne postoji materijal na svijetu koji može izdržati 100 milijuna Celzijevih stupnjeva, a da se trenutno ne otopi. Ovdje dolazi do izražaja ograničenje plazme, a to se postiže kroz različite vrste reaktora.
Najnoviji napredak u nuklearnoj fuziji
Kao što smo prvotno očekivali, jedan od najnovijih razvoja nuklearne fuzije prikazuje Kinu. U svibnju 2021. istraživači s 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 riječ o složenom procesu, najveći izazov nije sama fuzija, kao što je postignuto u mnogim reaktorima posljednjih godina. Pravi je izazov održati ga tijekom vremena: malo je ljudi sposobno učiniti više od nekoliko sekundi.
Tu su znanstvenici SWIP-a dobili svoju medalju: dosegli su temperaturu od 150 milijuna Celzijevih stupnjeva za 101 sekundu. Prethodni rekord držala je Južna Koreja s 20 sekundi.
Ovaj reaktor nalik na tokamak reklamira se kao "umjetno sunce", ali zapravo je deset puta topliji od jezgre sunca. Sve su oči sada uprte u najveću međunarodnu okladu dosad: ITER. Ovaj sjajan projekt koji uključuje 35 zemalja koje su upravo završile prvu fazu izgradnje. Ako sve bude u redu, konačni reaktor moći će proizvesti 500 megavata električne energije oko 2035. godine.
Nadam se da s ovim informacijama možete saznati više o umjetnom solu iz Kine i njegovim karakteristikama.