Žinome, kad žmogaus smalsumas viską kontroliuoti paskatino atrasti didelę technologinę pažangą. Viena didžiausių problemų, su kuria susiduria žmogus šiame amžiuje, yra energijos krizė. Tai reiškia, kad turi būti sukurti visi būtini branduolių sintezės aspektai. The Kinijos dirbtinė saulė jis yra arti branduolinės sintezės pasiekimo ir energijos krizės problemų užbaigimo.
Šiame straipsnyje mes jums pasakysime, kas yra dirbtinė saulė Kinijoje, kokios jos savybės ir kokia ji svarbi pasaulinei energijos paradigmai.
Kas yra dirbtinė Kinijos saulė
Jie vadina ją dirbtine saule, nes ji naudoja tą patį energijos šaltinį kaip ir artimiausia mūsų žvaigždė. Tai vienas iš perspektyviausių mokslo pasiekimų, kurio techninis pavadinimas vadinamas sinteze: beveik švarus energijos šaltinis, kurio didžiosios valstybės vaikėsi dešimtmečius. Tiek, kad prieš penkiasdešimt metų buvo kalbama, kad liko tik penkiasdešimt...
Tačiau atrodo, kad artėjame. Be kita ko, dėl to, kad Kinija ką tik sumušė ilgiausios branduolių sintezės reakcijos rekordą: 120 milijonų laipsnių Celsijaus 101 sekundę.
Pirma, mes eisime į priekį ir paaiškinsime, kas iš tikrųjų yra branduolių sintezė. Įprastos atominės elektrinės veikia išskirdamos energiją iš dalijimosi. Tai yra „sulaužyti“ atomą. Taigi, prisodrintas uranas, bombarduotas neutronais, naudojamas branduolinei grandininei reakcijai pradėti.
Šios gamyklos veikė daugiau nei pusę amžiaus. konkretus, Pirmoji prie tinklo prijungta atominė elektrinė Sovietų Sąjungoje buvo baigta statyti 1954 m. Tačiau, kaip rodo Černobylio branduolinių nelaimių serija, jos nekelia pavojaus.
Viena vertus, mes turime nekontroliuojamą grandininę reakciją. Nors pasekmės buvo katastrofiškos, tokie įvykiai yra itin nenormalūs. Tikroji branduolio dalijimosi problema yra susidarančios atliekos, kurios gali išlikti pavojingai radioaktyvios šimtus metų.
Ir atvirkščiai, branduolių sintezė arba dirbtinė saulė suteikia galimybę saugiai gaminti energiją su mažai atliekų arba be jų. Dėl mažo anglies pėdsako jis gali būti galinga priemonė kovojant su klimato kaita.
Kaip pasiekiama branduolių sintezė
Kaip tai pasiekiama? Iš esmės jis sujungia du lengvus branduolius į vieną sunkųjį branduolį, veikiant juos didžiuliam slėgiui ir itin aukštai temperatūrai. Reakcija taip pat išskiria energiją, nes susidarę branduoliai yra mažiau masyvūs nei pirmieji du branduoliai.
Paprastai dirbtinei saulei sukurti naudojamas kuras yra deuterio ir tričio izotopų pagrindu. Deuterį galima išgauti iš jūros vandens, o tritį – iš ličio.. Abiejuose elementuose yra absoliuti gausa, beveik begalinė, palyginti su uranu. Pavyzdžiui, viename litre jūros vandens esantis deuteris gali pagaminti energijos, prilygstančią trims šimtams litrų naftos.
Norint suprasti sintezės metu išsiskiriančią energiją, pakanka atsižvelgti į tai, kad keli gramai kuro gali generuoti teradžaulius: pakankamai išsivysčiusios šalies žmogaus energijos poreikiams patenkinti šešerius metus.
Lydymosi reakcijos taip pat gamina atliekas. Didžioji jo dalis yra helis, inertinės dujos. Tačiau taip pat susidaro nedideli kiekiai radioaktyviųjų atliekų, gautų iš tričio.
Laimei, jie suyra gerokai anksčiau nei jų dalijimosi analogai. Tiksliau, jie gali būti pakartotinai naudojami arba perdirbti mažiau nei per šimtą metų. Kita vertus, sintezės metu atsirandantis neutronų srautas veikia aplinkines medžiagas, kurios be apsaugos palaipsniui tampa radioaktyvios. Todėl, reaktoriaus konstrukcijos ekranavimas bus dar vienas esminis aspektas.
Kaip veikia Kinijos dirbtinė saulė
Gerai, dabar turime tričio ir deuterio kurą ir pagrindinius veikimo principus. Bet kaip tiksliai veikia šis procesas? Taigi čia prasideda spąstai pereinant nuo teorijos prie praktikos.
Kaip ir tikėjomės, reikėjo taikyti labai aukštą slėgį ir temperatūrą. Pakanka, kad kuras paverstų itin karšta plazma. Atomai turi susidurti vienas su kitu ne žemesnėje kaip 100 milijonų laipsnių Celsijaus temperatūroje, su pakankamu spaudimu, kad jie būtų taip suartinti, kad branduolinė trauka nugalėtų elektrinį atstūmimą.
Apytikrio lygiagretumo nustatymas yra tarsi dviejų to paties poliškumo magnetų atstūmimo įveikimas, kol pavyks juos suklijuoti. Norint pasiekti šias ekstremalias sąlygas, degalams fokusuoti naudojami magnetiniai laukai ir galingi lazerio spinduliai. Pasiekus hiperkarštos plazmos būseną, reikia toliau pilti kurą, stengiantis kontroliuoti didelį šilumos išmetimą nesunaikinant reaktoriaus.
Žinoma Pasaulyje nėra medžiagos, kuri galėtų atlaikyti 100 milijonų laipsnių Celsijaus ir neištirptų akimirksniu. Čia atsiranda plazmos izoliavimas, ir tai pasiekiama naudojant įvairių tipų reaktorius.
Naujausi branduolių sintezės pasiekimai
Kaip iš pradžių tikėjomės, vienas iš naujausių branduolių sintezės pasiekimų yra Kinija. 2021 m. gegužės mėn. Pietvakarių fizikos instituto (SWIP) Čengdu mieste (Kinija) mokslininkai paskelbė, kad jų reaktorius HL-2M sumušė visus branduolinės sintezės eksperimentų rekordus.
Nors tai sudėtingas procesas, didžiausias iššūkis nėra pati sintezė, kaip pastaraisiais metais buvo pasiekta daugelyje reaktorių. Tikrasis iššūkis yra išlaikyti jį laikui bėgant: nedaugelis žmonių sugeba padaryti daugiau nei kelias sekundes.
Štai čia SWIP mokslininkai gavo medalį: 150 milijonų laipsnių Celsijaus temperatūrą jie pasiekė per 101 sekundę. Ankstesnis rekordas priklausė Pietų Korėjai su 20 sekundžių.
Šis į tokamaką panašus reaktorius reklamuojamas kaip „dirbtinė saulė“, tačiau iš tikrųjų jis yra dešimt kartų karštesnis už saulės šerdį. Visų akys dabar nukreiptos į didžiausią iki šiol tarptautinį statymą: ITER. Šis puikus projektas 35 šalys ką tik baigė pirmąjį statybos etapą. Jei viskas klostysis gerai, galutinis reaktorius maždaug 500 metais galės pagaminti 2035 megavatų elektros energijos.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galėsite daugiau sužinoti apie dirbtinį solo iš Kinijos ir jo ypatybes.