Fuzja jąder

Fuzja jąder

Najpotężniejszy laser na świecie powstał w pobliżu San Francisco. Amerykańscy fizycy chcą dzięki niemu uzyskać syntezę termojądrową, jaka odbywa się wewnątrz Słońca. Jeśli się uda, nie będzie już problemów z zaopatrzeniem naszej planety w energię.
W kalifornijskim National Ignition Facility (NIF) 192 lasery w jednej miliardowej części sekundy generują moc 500 bilionów watów. To 60 razy więcej od mocy najsilniejszego lasera, jaki dotychczas zbudowano. Tak dużej łącznej mocy nie mają nawet wszystkie elektrownie w USA. Moc laserów jest skupiana na małej próbce wewnątrz złotego cylindra wielkości gumki na ołówku. Tak duża energia rozgrzewają do stu milionów stopni i doprowadza do ciśnienia sto miliardów razy większego niż w  ziemskiej atmosferze. Takie warunki mają wyzwolić samonapędzającą się reakcję syntezy wodorowych jąder. Budowa urządzenia zajęła 12 lat. Cały system zajmuje powierzchnię trzech boisk futbolowych. 192 promienie przemierzają drogę ponad kilometra, zanim dotrą do celu. W tym czasie przechodzą przez wielokrotne wzmocnienie, są odpowiednio dostrajane i  zmieniają swoją częstotliwość z podczerwieni na ultrafiolet. Aby  nanosekundowe impulsy dotarły w tej samej chwili w jedno miejsce, 60 tys. elektronicznych urządzeńmusi być jednocześnie sterowanych i  monitorowanych.
Laserowa fuzja na razie nie będzie służyła do  wytwarzania prądu. Celem eksperymentu jest jedynie wykazanie, że można dzięki niemu osiągnąć dodatni bilans energetyczny. Uczeni spodziewają się, że w ciągu 2-3 lat osiągną od 10 do 100 razy więcej energii, niż  zostanie użyte do rozpoczęcia reakcji. Najpierw będą badane procesy zachodzące w bombie atomowej. Później laserowe laboratorium umożliwi też badanie zjawisk zachodzących wewnątrz gwiazd oraz obserwację zachowania plazmy, dominującego stanu materii we wszechświecie.
Laserowo wyzwalana fuzja to jedna z kilku metod kontrolowanej reakcji syntezy jądrowej. W USA próbuje się uzyskać nuklearną syntezę za pomocą najpotężniejszego na świecie generatora promieni X, noszącego nazwę Z Machine. W byłym ZSRR jeszcze w latach 50. opracowano urządzenie zwane tokamakiem, wytwarzające pole magnetyczne, w którym uwięziona jest gorąca plazma niezbędna do zajścia reakcji. Rekordową moc jądrowej syntezy uzyskano w największym tego typu urządzeniu Joint European Marek Matacz Torus (JET), które znajduje się w Wielkiej Brytanii. W 1997 r. osiągnięto w nim moc reakcji 16 MW. Stanowiło to niecałe 70 proc. mocy włożonej w przeprowadzenie reakcji, więc nie osiągnięto zysku energii.
W Cadarache niedaleko Marsylii powstanie najdroższy projekt badawczy po Międzynarodowej Stacji Kosmicznej – International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Urządzenie ma produkować 5-10 razy więcej energii, niż będzie zużywało. Energia nie będzie jeszcze zamieniana na prąd. Uczeni zakładają uzyskanie 500 MW w postaci energii cieplnej przez co najmniej 400 sekund. W planach jest już jednak kolejne urządzenie. Demonstration Power Plant (DEMO) ma wytwarzać w ciągłej pracy czterokrotnie większą moc niż ITER i zamieniać ją na prąd. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, urządzenie ma zostać uruchomione po 2033 r.
Okładka tygodnika WPROST: 23/2009
Więcej możesz przeczytać w 23/2009 wydaniu tygodnika „Wprost”
Zamów w prenumeracie lub w wersji elektronicznej:

Czytaj także

 1
  • zeb   IP
    jeżeli się uda to twórcom syntezy termojądrowej nie pozostanie nic innego jak zakazać wytwarzania tańszej energii z węgla i zaczną uszczęśliwiać świat swoim produktem.