Kodolsintēzes izrāviens kontekstā

Pagājušajā mēnesī Nacionālā aizdedzes iekārta Lorensa Livermoras Nacionālajā laboratorijā (LLNL) Kalifornijā paziņoja nozīmīgs sasniegums kodolsintēzes pētniecībā. Kopš tā laika vairāki cilvēki man ir jautājuši, ko īsti nozīmē šis izrāviens.

Vispirms apspriedīsim dažus kodolsintēzes pamatus. Mūsdienu atomelektrostacijas ir balstītas uz kodola skaldīšanu, kas ir tāda smaga izotopa kā urāna-235 sadalīšana divos mazākos izotopos. (Izotopi ir tikai dažādas elementa formas).

Vienkārši izsakoties, kodola skaldīšana ir kā niecīgas lodes izšaušana izotopa centrā, kas izraisa tā nestabilitāti un sadalīšanos. Kad tas sadalās, tas atbrīvo milzīgu enerģijas daudzumu (masu un enerģiju saista slavenais Einšteina vienādojums E = Mc²). Pēc tam šo enerģiju var pārvērst elektrībā.

Tomēr viens no galvenajiem iebildumiem pret kodola skaldīšanu ir tas, ka skaldīšanas blakusprodukti ir ļoti radioaktīvi, un daudzi no tiem ir ilgmūžīgi. Citiem vārdiem sakot, tie apdraud dzīvību, ja vien netiek pareizi apstrādāti. Šie radioaktīvie blakusprodukti ir iemesls, kāpēc daži iebilst pret kodolenerģiju.

Kodolsintēze, kas ir enerģijas avots tādām zvaigznēm kā mūsu saule, ir atšķirīga. Izmantojot saplūšanu, jūs piespiežat kopā mazākus izotopus, veidojot lielākus izotopus. Parasti tas ietver ūdeņraža – mazākā elementa – izotopu apvienošanu, veidojot hēliju. Šī reakcija atbrīvo vēl vairāk enerģijas nekā skaldīšanas reakcija, bet vēl svarīgāk, tā nerada nekādus ilgtermiņa radioaktīvus blakusproduktus. Tāpēc kodolsintēzi bieži sauc par enerģijas ražošanas “svēto grālu”.

Tātad, kāda ir problēma? Šie mazie ūdeņraža izotopi ir ļoti izturīgi pret saplūšanu. Ir nepieciešams milzīgs spiediens un augsta temperatūra (tāpat kā saulē), lai tās piespiestu saplūst. Tas ļoti atšķiras no kodola skaldīšanas, kas notiek salīdzinoši viegli. Tādējādi, lai gan kodolsintēzi var panākt ar kodolieročiem, pētnieki ir pavadījuši gadu desmitiem, mēģinot izveidot kontrolētu kodolsintēzes reakciju, ko varētu izmantot enerģijas ražošanai.

Gadu gaitā ir paziņoti daudzi “izrāvieni”. Pagājušajā mēnesī tika paziņots, ka zinātnieki pirmo reizi ieguva vairāk enerģijas no kodolsintēzes procesa, nekā viņiem bija jāiegulda. Iepriekšējiem centieniem, kas panāca kodolsintēzi, bija nepieciešams vairāk enerģijas nekā kodolsintēzes reakcijas rezultātā.

Tātad tas iezīmē nozīmīgu izrāvienu. Bet cik tuvu mēs esam komerciālu kodolsintēzes reaktoru izstrādei?

Šeit ir analoģija, ko izmantoju, lai to ievietotu kontekstā. Ceļā uz komerciālo aviolīniju ceļojumiem bija daudz pavērsienu. Brāļi Raiti veica pirmo veiksmīgo lidojumu ar dzinēju vēsturē 1903. gada decembrī. Līdz pirmajam transatlantiskajam lidojumam paietu vēl 16 gadi. Taču pirmā plaši veiksmīgā komerciālā lidmašīna Boeing 707 tika prezentēta tikai 1958. gadā.

Ilgstošais joks vienmēr ir bijis, ka komerciālā kodolsintēze ir 30 gadu attālumā. Patiesībā tas vienkārši nozīmē, ka mēs joprojām nevaram pilnībā redzēt ceļu, kā tur nokļūt. Nesenais sasniegums noteikti ir pagrieziena punkts ceļā uz komerciālu kodolsintēzi. Bet mums joprojām var būt 30 gadi, lai redzētu kodolsintēzes komerciālu realizāciju.