Mokslininkai jau yra nustatę, kad branduolinės sintezės energetika galėtų aprūpinti visos Žemės gyventojus neribota ir švaria energija. Tačiau vienas iš didžiausių šiuolaikinio mokslo iššūkių yra rasti būdą, kad sintezės reakcijos metu būtų pagaminama daugiau energijos nei jos sunaudojama. Ir naujausi tyrimų rezultatai gali būti taip reikalingas atsakymas į šį klausimą.
Vietoj to, kad būtų ieškoję būdų, kaip optimizuoti bendrus branduolių sintezės reaktorių projektus, tokius kaip tokamakai ar stelatoriai, grupė fizikų išbandė kai kuriuos naujus reaktorių tipus.
Jie konstatavo, kad keistai atrodantis rutulio dizainas gali būti pagrindas siekiant teigiamos branduolių sintezės naudos, nes, stebėtinai, šioje formoje galima sukurti daugiau energijos nei jos sunaudojama. Svarbiausias skirtumas, nepaisant jo formos, yra tai, kad šis branduolinis rutulys sintezuos vandenilį ir borą, o ne vandenilio izotopus, tokius kaip deuteris ir tritis. Šiame procese bus panaudoti lazeriai, kurie kaitins pačią reaktoriaus šerdį iki 200 kartų karščiau nei yra pačiame Saulės branduolyje.
JAV „National Ignition Facility“ centre atliekama deuterio ir tričio sintezė
©Australijos Naujojo Pietų Velso universitetas
Jei tyrėjų komandos skaičiavimai teisingi, vandenilio-boro reaktoriaus įrenginys gali būti pastatytas ir generuoti apčiuopiamus energijos kiekius anksčiau nei bet kuris jau dabar testuojamas ar ruošiamas statyti branduolių sintezės reaktorius.
Vandenilio-boro reakcija nesukuria neutronų, tad nėra šalutinių radioaktyvių atliekų. „Labiausiai džiuginantis dalykas yra tai, kad šio reaktoriaus veiksmingumas patvirtintas ne tik teoriniais skaičiavimais, bet ir realiais eksperimentais“, – teigia vienas iš pagrindinių šio tyrimo autorių Heinrichas Hora iš Australijos Naujojo Pietų Velso universiteto. „Manau, kad toks mūsų požiūris lenkia visas kitas sintezės energijos technologijas“.
Apie pačios technologijos tyrimų pradžią kiek ankščiau jau esame rašę. Ir nors Hora su kolegomis daugelį metų dirbo prie tokių alternatyvaus požiūrio projektų, pagaliau jiems pavyko išbandyti juos ne tik teoriniuose simuliacijų modeliuose, bet ir realiuose eksperimentuose. Jų vandenilio-boro reaktorius veikimo principas atrodo taip: į reaktoriaus šerdį nukreipti lazeriai sukuria branduolių sintezės „laviną“, kurios metu per trilijoninę (1012) sekundės dalį išsiskiria kvadrilijonas (1015) vatų energijos. Kaip atrodo visa schemą galite pamatyti žemiau esančiame paveiksle.
Naujausiuose testuose vandenilio-boro technologija buvo gerokai pranašesnė už panašias technologijas, įskaitant deuterio ir tričio sintezę, kuri yra tiriama JAV „National Ignition Facility“. Beje, ši, deuterio ir tričio sintezės technologija, turi radioaktyvių atliekų gamybos trūkumą.
Horos tyrėjų komanda jau sukūrė veiksmų planą tolesnei vandenilio-boro sintezės plėtrai. O geriausia žinia ta, kad jei ateityje, atlikus papildomus tyrimus, neatsiras jokių svarbių inžinerinių kliūčių, mokslininkai mano, kad tokio reaktoriaus prototipas galėtų būti pastatytas per dešimtmetį.
Vis dar išlieka nemažai iššūkių, tokių kaip optimizuoti būtinas reakcijas ir išlaikyti jas pakankamai stabilias, kad būtų galima pagaminti elektros energiją. Tačiau jei tokia branduolių sintezės technologija taptų komerciškai įmanoma, nauda būtų milžiniška. „Kuras ir susidarančios atliekos yra saugios, o reaktoriui nereikia šilumokaičio bei garo turbinų generatoriaus. Lazerių, kurių mums reikia, nėra sudėtinga įsigyti“, – teigia „HB11“ valdantysis direktorius Warrenas McKenzies, kuriam ir priklauso naujosios technologijos patentas.
Šio tyrimo rezultatai buvo paskelbti prestižiniame moksliniame žurnale „Lazer and Particle Beams“.
