Reklama

Fuzja jądrowa - gdzie zapłonie sztuczne słońce?

Co zastąpi elektrownie atomowe? Za najbardziej godną uwagi odpowiedź na to pytanie należy uznać technologię fuzji jądrowej – może ona dostarczać energii z praktycznie niewyczerpalnego źródła. Ten sam proces, który sprawia, że świecą gwiazdy, pozwala z jednego litra wody morskiej wytworzyć tyle mocy, co z 300 litrów ropy naftowej. Czy nieograniczone zasoby energii są w zasięgu ręki?

W centrum naszego układu planetarnego, 150 milionów kilometrów od Ziemi, jądra atomów wodoru łączą się, tworząc hel. W trakcie tego procesu powstają olbrzymie ilości energii, dzięki której Słońce świeci i grzeje. Dokładniej oznacza to, że gwiazda ta przetwarza 564 miliony ton wodoru na sekundę do postaci 560 milionów ton helu, a różnica czterech milionów ton uwalniana jest w postaci energii i tak bez przerwy od 4,6 mld lat. Energia wyprodukowana wewnątrz Słońca w ciągu jednej sekundy wystarczyłaby, aby pokryć nasze zapotrzebowanie na milion lat.

Reklama

Fuzja, która zachodzi w gwieździe, jest trudna do przeprowadzenia na Ziemi. Jądra atomowe mają bowiem dodatni ładunek elektryczny i dlatego się odpychają. Dopiero pod wpływem wysokiego ciśnienia oraz przy panujących wewnątrz Słońca ekstremalnie wysokich temperaturach rzędu 15 milionów stopni Celsjusza jądra atomów są w stanie pokonać siły odpychania i na skutek zderzenia znaleźć się dostatecznie blisko, by doszło do ich połączenia w nowy atom - hel.

Skoro jednak nie ma możliwości skorzystania z tego naturalnego kosmicznego reaktora, jakim jest gwiazda, to aby skłonić atomy do łączenia się, trzeba je sztucznie rozpędzić za pomocą ogromnej ilości energii. Mimo że fizycy już od 1920 roku wiedzą, dzięki czemu Słońce świeci, to odtworzenie tych procesów na powierzchni Błękitnej Planety stanowi dla nich ogromne wyzwanie. 

Jest to jak na razie niespełnione marzenie o niewyczerpalnym źródle energii, którą można uzyskać, odtwarzając potężne zjawiska zachodzące we wnętrzach gwiazd. Umożliwiająca to technologia jest dziś niezbędna jak nigdy dotąd - po katastrofie nuklearnej w Fukushimie w 2011 roku desperacko poszukuje się alternatywy dla energii atomowej.

Mogłoby nią być efektywniejsze wykorzystanie sił przyrody. Czy jednak elektrownie wodne, wiatrowe i moduły fotowoltaiczne to nasza jedyna nadzieja na energetykę przyszłości? A może gigantyczną energię tkwiącą w jądrach atomów da się wyzwolić w inny, bezpieczniejszy sposób niż w reaktorach nuklearnych?

Podczas ostrzału laserem powstaje najmniejsza gwiazda w kosmosie

Jak dotąd ludzkość zrobiła użytek z syntezy termojądrowej jedynie w celach militarnych. Tylko w bombach wodorowych jądra atomowe połączyły się ze sobą na dużą skalę. Najpotężniejszy zdetonowany dotąd ładunek atomowy stanowiła rosyjska bomba wodorowa o nazwie "Car bomba". Jej siłę rażenia szacuje się na 50-60 megaton trotylu, czyli prawie 4000 razy więcej niż w przypadku tej zrzuconej na Hiroszimę. Działo się to w roku 1961. Dziś, blisko 60 lat później, planuje się kolejną wodorową "eksplozję", jednak na o wiele mniejszą skalę. 

Livermore, Kalifornia, National Ignition Facility (ang. Narodowy Zakład Zapłonu, NIF). Wewnątrz kuli o 10-metrowej średnicy 192 wiązki laserowe wycelowane są na znajdujący się w jej centrum obiekt wielkości ziarnka ryżu. Jest to zamarznięty wodór zamknięty w cieniutkiej osłonce ze złota. Kiedy wszystkie promienie lasera zostają skierowane jednocześnie na 20 nanosekund na "złote ziarenko", powstaje w nim temperatura rzędu 100 milionów stopni Celsjusza. Jądra atomów wodoru w jego wnętrzu poddawane są działaniu potężnej siły. Rozpędzane do niewyobrażalnej prędkości, łączą się ze sobą, tworząc hel oraz oddając przy tym energię. W ten sposób najsilniejszy laser na świecie zapala najmniejszą gwiazdę w kosmosie, która wskutek fuzji jądrowej emituje nawet 100 razy więcej energii, niż jest potrzebne do jej rozświetlenia. Na razie to tylko teoria, ale już podczas pierwszych, testowych detonacji udało się na ułamek sekundy uzyskać moc 500 razy przewyższającą wydajność wszystkich elektrowni w USA.

Dowiedz się więcej na temat: fuzja jądrowa | sztuczne słońce

Reklama

Reklama

Reklama

Reklama

Strona główna INTERIA.PL

Polecamy

Rekomendacje