Preboj jedrske fuzije v kontekstu

Prejšnji mesec je National Ignition Facility v Nacionalnem laboratoriju Lawrence Livermore (LLNL) v Kaliforniji razglasitve pomemben preboj v raziskavah jedrske fuzije. Od takrat me je veliko ljudi spraševalo, kaj ta preboj v resnici pomeni.

Najprej se pogovorimo o nekaterih osnovah jedrske fuzije. Današnje jedrske elektrarne temeljijo na jedrski fisiji, ki je cepitev težkega izotopa, kot je uran-235, na dva manjša izotopa. (Izotopi so samo različne oblike elementa).

Preprosto povedano, jedrska fisija je kot izstrelitev majhne krogle v središče izotopa, zaradi česar ta postane nestabilen in se razcepi. Ko se razcepi, sprosti ogromno energije (masa in energija sta povezani z znamenito Einsteinovo enačbo E = Mc²). Ta energija se nato lahko spremeni v elektriko.

Vendar pa je eden od glavnih ugovorov proti jedrski fisiji ta, da so stranski produkti fisije visoko radioaktivni in da so mnogi med njimi dolgoživi. Z drugimi besedami, predstavljajo nevarnost za življenje, če z njimi ne ravnamo pravilno. Zaradi teh radioaktivnih stranskih produktov nekateri nasprotujejo jedrski energiji.

Jedrska fuzija, ki je vir energije za zvezde, kot je naše sonce, je drugačna. S fuzijo prisilite manjše izotope skupaj, da tvorijo večje izotope. Običajno to vključuje združevanje izotopov vodika - najmanjšega elementa - v helij. Ta reakcija sprosti celo več energije kot reakcija cepitve, vendar je še pomembneje, da ne proizvaja nobenih dolgoročnih radioaktivnih stranskih produktov. Zato se jedrska fuzija pogosto imenuje "sveti gral" proizvodnje energije.

Torej, kaj je problem? Ti majhni izotopi vodika so zelo odporni proti zlitju. Potreben je ogromen pritisk in visoke temperature (kot so prisotne na soncu), da se zlijejo. To se zelo razlikuje od jedrske cepitve, ki poteka relativno enostavno. Čeprav je fuzijo mogoče doseči v jedrskem orožju, so raziskovalci porabili desetletja za ustvarjanje nadzorovane fuzijske reakcije, ki bi jo lahko uporabili za proizvodnjo energije.

V preteklih letih je bilo napovedanih veliko "prebojev". Tisto, ki je bilo objavljeno prejšnji mesec, je bilo, da so znanstveniki prvič iz fuzijskega procesa dobili več energije, kot so jo morali vložiti. Prejšnja prizadevanja, ki so dosegla fuzijo, so zahtevala več vložkov energije, kot jih je proizvedla fuzijska reakcija.

Torej, to pomeni pomemben preboj. Toda kako blizu smo razvoju komercialnih fuzijskih reaktorjev?

Tukaj je analogija, ki sem jo uporabil, da bi to postavil v kontekst. Na poti do komercialnih letalskih potovanj je bilo veliko mejnikov. Brata Wright sta decembra 1903 poletela s prvim uspešnim motornim letom v zgodovini. Pred prvim čezatlantskim letom bo minilo še 16 let. Toda prvo zelo uspešno komercialno potniško letalo Boeing 707 ni bilo predstavljeno do leta 1958.

Dolgotrajna šala je vedno bila, da bo komercialna jedrska fuzija oddaljena 30 let. V resnici to preprosto pomeni, da še vedno ne moremo povsem videti celotne poti do tja. Nedavni preboj je zagotovo mejnik na poti do komercialne jedrske fuzije. Morda pa smo še 30 let oddaljeni od komercialne realizacije jedrske fuzije.