Մենք գիտենք, որ ամեն ինչ վերահսկելու մարդկային հետաքրքրասիրությունը հանգեցրել է տեխնոլոգիական մեծ առաջընթացի բացահայտմանը։ Այս դարում մարդկության առջեւ ծառացած մեծ խնդիրներից է էներգետիկ ճգնաժամը։ Սա նշանակում է, որ բոլոր անհրաժեշտ ասպեկտները պետք է մշակվեն միջուկային միաձուլում իրականացնելու համար։ Այն Չինաստանի արհեստական արև այն մոտ է միջուկային միաձուլման հասնելուն և էներգետիկ ճգնաժամի խնդիրներին վերջ տալուն։
Այս հոդվածում մենք պատրաստվում ենք պատմել ձեզ, թե ինչ է իրենից ներկայացնում արհեստական արևը Չինաստանում, ինչ բնութագրիչներ ունի և որքան կարևոր է այն համաշխարհային էներգետիկ պարադիգմի համար:
Ինդեքս
Ինչ է Չինաստանի արհեստական արևը
Նրանք այն անվանում են արհեստական արև, քանի որ այն օգտագործում է էներգիայի նույն աղբյուրը, ինչ մեր մոտակա աստղը: Դա գիտության ամենախոստումնալից առաջընթացներից մեկն է, որն ունի տեխնիկական անվանում, որը կոչվում է fusion: էներգիայի գրեթե մաքուր աղբյուր, որը մեծ տերությունները հետապնդել են տասնամյակներ շարունակ. Այնքան, որ հիսուն տարի առաջ ասում էին, թե հիսունն է մնացել...
Այնուամենայնիվ, կարծես թե մոտենում ենք։ Ի թիվս այլ բաների, քանի որ Չինաստանը հենց նոր է գերազանցել միջուկային միաձուլման ամենաերկար ռեակցիայի ռեկորդը. 120 միլիոն աստիճան Ցելսիուս 101 վայրկյանում:
Նախ, մենք առաջ կգնանք և կբացատրենք, թե իրականում ինչ է միջուկային միաձուլումը: Սովորական ատոմակայաններն աշխատում են տրոհումից էներգիա ազատելով: Այսինքն՝ «կոտրել» ատոմը։ Այսպիսով, նեյտրոններով ռմբակոծված հարստացված ուրանն օգտագործվում է միջուկային շղթայական ռեակցիա սկսելու համար։
Այս գործարանները գործում են ավելի քան կես դար։ Կոնկրետ, Ցանցին միացված առաջին ատոմակայանը ավարտվել է Խորհրդային Միությունում 1954 թվականին։ Այնուամենայնիվ, ինչպես մեզ ցույց է տալիս Չեռնոբիլի միջուկային աղետների շարքը, դրանք առանց ռիսկի չեն։
Մի կողմից մենք ունենք անվերահսկելի շղթայական ռեակցիաներ։ Թեև հետևանքները աղետալի էին, սակայն նման իրադարձությունները չափազանց աննորմալ են։ Միջուկային տրոհման իրական խնդիրը դրա արտադրած թափոններն են, որոնք կարող են վտանգավոր ռադիոակտիվ մնալ հարյուրավոր տարիներ:
Ընդհակառակը, միջուկային միաձուլում կամ արհեստական արև առաջարկում է անվտանգ էներգիա արտադրելու հնարավորություն՝ քիչ կամ առանց թափոնների. Իր ցածր ածխածնի հետքի շնորհիվ այն կարող է հզոր գործիք լինել կլիմայի փոփոխության դեմ պայքարում:
Ինչպես է ձեռք բերվում միջուկային միաձուլումը
Ինչպե՞ս է դա ձեռք բերվում: Ըստ էության, այն միավորում է երկու թեթև միջուկներ մեկ ծանր միջուկի մեջ՝ ենթարկելով նրանց հսկայական ճնշման և չափազանց բարձր ջերմաստիճանի։ Ռեակցիան նաև էներգիա է արձակում, քանի որ ստացված միջուկներն ավելի քիչ զանգված են, քան միայն առաջին երկու միջուկները:
Սովորաբար արհեստական արև ստեղծելու համար օգտագործվող վառելիքը հիմնված է դեյտերիումի և տրիտիումի իզոտոպների վրա: Դեյտերիումը կարելի է արդյունահանել ծովի ջրից, իսկ տրիտումը կարող է արդյունահանվել լիթիումից։. Երկու տարրերն էլ առատ են բացարձակ առատությամբ, ուրանի համեմատ գրեթե անսահման: Օրինակ, մեկ լիտր ծովի ջրի մեջ դեյտերիումը կարող է արտադրել երեք հարյուր լիտր նավթին համարժեք էներգիա:
Միաձուլման ժամանակ արտազատվող էներգիան հասկանալու համար բավական է հաշվի առնել, որ մի քանի գրամ վառելիքը կարող է տերաժուլներ առաջացնել. բավական է զարգացած երկրում մարդու էներգետիկ կարիքները բավարարելու համար վեց տարի:
Միաձուլման ռեակցիաները նույնպես առաջացնում են թափոններ: Դրա մեծ մասը հելիում է՝ իներտ գազ։ Այնուամենայնիվ, արտադրվում են նաև տրիտից ստացված ռադիոակտիվ թափոններ:
Բարեբախտաբար, նրանք քայքայվում են իրենց տրոհման նմաններից շատ առաջ: Մասնավորապես, դրանք կարող են կրկին օգտագործվել կամ վերամշակվել հարյուր տարուց պակաս ժամկետում: Մյուս կողմից, նեյտրոնային հոսքը, որը տեղի է ունենում միաձուլման ժամանակ, ազդում է շրջակա նյութերի վրա, որոնք աստիճանաբար դառնում են ռադիոակտիվ առանց պաշտպանության: Հետեւաբար, Ռեակտորի կառուցվածքի պաշտպանությունը կլինի ևս մեկ կարևոր կողմ:
Ինչպես է աշխատում Չինաստանի արհեստական արևը
Լավ, հիմա մենք ունենք մեր տրիտիումի և դեյտերիումի վառելիքները և շահագործման հիմնական սկզբունքները: Բայց կոնկրետ ինչպե՞ս է աշխատում այս գործընթացը: Ահա, ուրեմն, սկսվում են որոգայթները տեսությունից պրակտիկա անցնելիս:
Ինչպես և սպասում էինք, անհրաժեշտ էր կիրառել շատ բարձր ճնշումներ և ջերմաստիճաններ։ Բավական է վառելիքը չափազանց տաք պլազմայի վերածելու համար: Ատոմները պետք է բախվեն միմյանց առնվազն 100 միլիոն աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում, բավականաչափ ճնշումով՝ դրանք այնքան մոտեցնելու համար, որ միջուկային ձգողականությունը հաղթահարի էլեկտրական վանումը։
Կոպիտ զուգահեռություն հաստատելը նման է նույն բևեռականության երկու մագնիսների վանման հաղթահարմանը, մինչև որ կարողանաք դրանք սոսնձել: Այս ծայրահեղ պայմաններին հասնելու համար վառելիքը կենտրոնացնելու համար օգտագործվում են մագնիսական դաշտեր և հզոր լազերային ճառագայթներ: Հիպերտաք պլազմայի վիճակին հասնելուց հետո վառելիքը պետք է շարունակվի ավելացնել՝ փորձելով վերահսկել բարձր ջերմային արտանետումները՝ առանց ռեակտորի ոչնչացման:
Իհարկե, Աշխարհում չկա նյութ, որը կարող է դիմակայել 100 միլիոն Ցելսիուսի ջերմաստիճանին՝ առանց ակնթարթորեն հալվելու: Հենց այստեղ է գործում պլազմայի սահմանափակումը, և դա ձեռք է բերվում տարբեր տեսակի ռեակտորների միջոցով:
Միջուկային միաձուլման վերջին ձեռքբերումները
Ինչպես ի սկզբանե ակնկալում էինք, միջուկային միաձուլման ոլորտում վերջին զարգացումներից մեկը ներկայացնում է Չինաստանը: 2021 թվականի մայիսին Չինաստանի Չենդու քաղաքում գտնվող Հարավարևմտյան ֆիզիկայի ինստիտուտի (SWIP) հետազոտողները հայտարարեցին, որ իրենց HL-2M ռեակտորը կոտրել է միջուկային միաձուլման փորձերի բոլոր ռեկորդները:
Թեև դա բարդ գործընթաց է, սակայն ամենամեծ մարտահրավերը բուն միաձուլումը չէ, ինչպես վերջին տարիներին ձեռք է բերվել բազմաթիվ ռեակտորներում: Իրական մարտահրավերը ժամանակի ընթացքում այն պահպանելն է. քչերն են ունակ մի քանի վայրկյանից ավելին անել:
Հենց այնտեղ էլ SWIP-ի գիտնականները ստացան իրենց մեդալը՝ 150 վայրկյանում նրանք հասել են 101 միլիոն աստիճանի ջերմաստիճանի: Նախորդ ռեկորդը պատկանում էր Հարավային Կորեային՝ 20 վայրկյանով։
Տոկամակի նման այս ռեակտորը գովազդվում է որպես «արհեստական արև», բայց իրականում այն տասն անգամ ավելի տաք է, քան արևի միջուկը: Բոլոր հայացքներն այժմ ուղղված են մինչ այժմ ամենամեծ միջազգային խաղադրույքին՝ ITER-ին: Այս հիանալի նախագիծը, որը ընդգրկում է 35 երկիր, որը նոր ավարտեց շինարարության առաջին փուլը: Եթե ամեն ինչ լավ ընթանա, վերջնական ռեակտորը մոտ 500 թվականին կկարողանա 2035 մեգավատ էլեկտրաէներգիա արտադրել։
Հուսով եմ, որ այս տեղեկատվության շնորհիվ դուք կարող եք ավելին իմանալ Չինաստանից արհեստական սոլոյի և դրա բնութագրերի մասին:
Եղիր առաջին մեկնաբանողը