Gal norėtumėte savo elektriniam virduliui energiją teikti ne iš bendrųjų elektros tinklų, o tiesiai iš atominio reaktoriaus? Būtent tokią žmonių svajonę norėtų realizuoti NASA Langley mokslinių tyrimų centro vyr. mokslininkas Josephas Zavodny. Jei mokslininkas realizuos savo svajones, tuomet būtų galima pažaboti nepamatuojamai didelę atomo galią mūsų namų vandeniui ir orui šildyti, visiems buities elektros įrenginiams pamaitinti ir, žinoma, įkrauti elektromobilio akumuliatorių.
Gal norėtumėte savo elektriniam virduliui energiją teikti ne iš bendrųjų elektros tinklų, o tiesiai iš atominio reaktoriaus? Būtent tokią žmonių svajonę norėtų realizuoti NASA Langley mokslinių tyrimų centro vyr. mokslininkas Josephas Zavodny. Jei mokslininkas realizuos savo svajones, tuomet būtų galima pažaboti nepamatuojamai didelę atomo galią mūsų namų vandeniui ir orui šildyti, visiems buities elektros įrenginiams pamaitinti ir, žinoma, įkrauti elektromobilio akumuliatorių.
Tikriausiai baiminatės, kad atominis reaktorius namie reiškia, kad kiekvienoje šalyje pridygs tūkstančiai Fukušimų ir Černobylių. J. Zavodny tikina, kad tokia baimė nepagrįsta. Mat mokslininkas kalba apie generatorių, kuriame vykdomos žemos energijos branduolinės reakcijos. Tas pats procesas kartais vadinamas „Lattice Energy Nuclear Reactions“ arba, sutrumpintai, LENR.
Taigi, kas yra LENR ir kaip vieną dieną šis energijos gavimo būdas gali patenkinti visus mūsų energetinius poreikius be jokios rizikos, kad vietoje namo išdygs grybo formos debesis, o kaimynų vaikai gims su 12 pirštų ir 2 galvomis?
Branduolinė energija – trumpai
Branduoliniuose reaktoriuose, kuriuose dabar gaminama dalis pasaulinės energijos, vykdomos tokios skilimo reakcijos, kuriose dalyvauja labai sunkūs branduoliai (t. y., tokie, kuriuose yra daug prptpnų ir neutronų) – pavyzdžiui, uranas. Jo branduolys skyla į du ar daugiau lengvesnių branduolių, o šio proceso metu išsiskiria energija.
Saulėje ir visose kitose žvaigždėse vyksta termobranduolinės reakcijos, kurių metu du lengvieji branduoliai (pavyzdžiui, vandenilio) susilieja esant labai aukštai aplinkos temperatūrai ir dideliam slėgiui, dėl kurių branduoliai gali įveikti teigiamų krūvių tarpusavio stūmos jėgą. Šio proceso metu taip pat išskiriama energija – ir net didesnis kiekis nei skylant sunkiesiems branduoliams. Visi žinome, kad termobranduolinė energija išsiskiria vandenilinės bombos sprogimo metu, bet kol kas nesame technologiškai pajėgūs tokius milžiniškus energijos kiekius panaudoti labiau civilizuotiems tikslams.
Devintame praėjusio amžiaus dešimtmetyje du mokslininkai – Stanley Ponsas ir Martinas Fleischmannas paskelbė sukūrę „šaltosios termobranduolinės sintezės“ procesą, kuris suteikia galimybę vykdyti branduolių suliejimo reakcijas pasitelkiant chemines priemones, be aukštos temperatūros ir slėgio, kaip žvaigždėse ar bombose. Tiesa, mokslininkai nepateikė jokios procesą pagrindžiančios teorijos, o kitiems mokslininkams nepavyko patikimai atkartoti jų eksperimentų, taigi, daugumos fizikų akyse šaltoji sintezė neteko savo patikimumo. Bet esama ir mokslininkų, kurie liko dirbti šioje „nurašytoje“ srityje, o šaltosios sintezės procesus taip pat mėgsta vadinti LENR. Tačiau tai ne tas pats LENR, kurį tyrinėja J. Zavodny.
„Yra daug žmonių, kurie bando tiesiog kažką padaryti, nors nieko dorai nesupranta. Tai suveikė kai T. Edisonas sukūrė elektros lemputę, tačiau jam prireikė daug laiko sukurti paprastą sistemą. O ši sistema yra labai sudėtinga. Ir jei sukuriama kas nors, kas vos veikia, o tik atsitiktinai, vienu atveju iš tūkstančio, viskas veikia tikrai, tikrai gerai, tokio bandymų ir klaidų metodo taikytojai susišluos visus garbės laurus“, – sakė J. Zawodny.
Vykdant LENR tyrimus susprogo kelios laboratorijos, ne kartą buvo išlydyti stiklai“, – NASA Ateities inovacijų svetainėje LENR tyrėjų istorijomis dalijosi Langley laboratorijos vyr. mokslininkas Dennisas Bushnellis. Pasak jo, tai parodo, kad „kai yra „tinkamos“ sąlygos, galima pagaminti ir išskirti didžiulius energijos kiekius“. Bet taip pat tai patvirtina, jog Langley laboratorijos mokslininkai turi privalumą: jie visų pirma nori perprasti teoriją.
„NASA Langley laboratorijai LENR apraiškos akimirka buvo Widomo-Larseno silpnosios sąveikos LENR teorijos publikavimas 2006 metais“, – rašo D. Bushnellis. Pasak J. Zawodny ir D. Bushnellio, ši teorija pateikia geresnį nei „šaltosios sintezės“ paaiškinimą rezultatams, kuriuos mokslininkai gaudavo du pastaruosius dešimtmečius. Ir ji gali paaiškinti dar gerokai daugiau. 2012 metų lapkritį vykusio Amerikos atominės bendruomenės suvažiavime vienas iš teorijos autorių Lewisas Larsenas svarstė, kad LENR gali natūraliai vykti žaibo išlydžio metu – ir ne tik šiandienos Žemėje, bet ir tarpžvaigždiniuose dulkių bei dujų debesyse. Iš kurių susidarė Saulės sistema. Jei tai tiesa, LENR gali padėti išspręsti ir NASA „Genesis“ misijos aptiktą keistenybę, kad Saulės deguonies izotopų santykis smarkiai skiriasi nuo Žemės deguonies izotopų santykio.
Teorinis LENR pagrindimas yra sudėtingas, tačiau pagrindus suvokti paprasta. Vietoje, to, kad būtų skaidomas didelis atomo branduolys ar į vieną vietą sugrūdami du vienas kitą stumiantys maži branduoliai, Widomo-Larseno LENR paprasčiausiai siūlo labai lėtą neutrono perkėlimą į branduolį. Kaip tikina J. Zavodny, branduoliai lėtuosius neutronus sutraukia tarsi siurblys. Bet, skirtingai nei siurblys, toks neutronų prisisiurbęs branduolys tampa nestabiliu. Ir stabilumą jiems gali sugrąžinti tik skilimas.
Pasak J. Zavodny, su tam tikromis retomis išimtimis, tokie neutronų prisisiurbę branduoliai išspjauna elektroną, kuris gaunamas vieną iš neutronų suskaidant į protoną ir elektroną (ir anti-neutriną, bet jis šiuo atveju gali būti ignoruojamas).
Taigi, ten, kur kadaise buvo perteklinis neutronas, destabilizuojantis kokios nors medžiagos atomo izotopą, jis virsta papildomu protonu, o nestabilus izotopas su papildomu neutronu tampa stabilesniu kitos medžiagos atomo izotopu. Šio proceso metu išskiriama energija, kurią bent jau hipotetiškai galima būtų panaudoti elektros energijos generavimui.
J. Zawodny teigimu, praktikoje realizuojant tokią sistemą daugiausiai sunkumų kils pačioje pradžioje – generuojant ultra-lėtus neutronus, tam panaudojant mažiau energijos, nei išsiskiria elektrono išmetimo metu. Yra keletas hipotetinių tokių neutronų generavimo būdų. Vienas iš perspektyvesnių yra šis:
Iš pradžių nikelį apdorojame taip, kad jis tarsi kempinė sugertų vandenilį. Vandenilis jonizuojamas – tai reiškia, kad iš kiekvieno vandenilio atomo atimama po elektroną, vadinasi, lieka tik protonas.
Metale esantys neutronai paskatinami osciliuoti kartu, kad dešimtyse tūkstančių elektronų saugoma elektromagnetinė energija būtų perduota santykinai nedideliam elektronų kiekiui, kurie tokiu būdu įgyja pakankamai energijos, kad susijungtų su gretimais protonais (vandenilio atomų branduoliais) ir sudarytų lėtai judančius neutronus. Tokie neutronai, kaip jau minėta, yra lengvai įtraukiami į metalų atomų branduolius, taigi, pradedama įvykių grandinė, kuri nikelį paverčia variu ir išskiria energiją.
1 procento sprendimas
D. Bushnellis mano, kad viso pasaulio energetinius poreikius gali patenkinti vos vienas procentas viso per metus iškasamo nikelio – ir tokia energija būtų keturis kartus pigesnė už anglies deginimo metu gaunamą energiją.
Yra ir kitų alternatyvų, pavyzdžiui, anglį versti žalos nekeliančiu azotu – pagrindiniu mūsų atmosferos komponentu. „Nežinau kokia energija galėtų būti švaresnė. Anglis ne tik kad neišskiriama – proceso metu ji sunaudojama“, – sako J. Zawodny. Iš tiesų, tai būtų puikus būdas atsikratyti kai kurių toksiškų anglies pagrindo junginių, pavyzdžiui, tokių, kurie panaudoti elektros transformatoriuose. „Tai tiesiog šlykštus dumblas, kurio visi nori atsikratyti, bet nežino kaip. Teoriškai, tai būtų puikus kuras“, – svarsto mokslininkas.
Tai kodėl gi energija tokiu būdu iki šiol nėra išgaunama? Pasirodo, labai sunku sukurti norimą elektronų osciliaciją. „Paaiškėjo, kad dažniai, kuriuose turime dirbti, patenka į tai, ką aš vadinu neprieinamumo slėniu. Neturime jokių patikimų šaltinių, kurie galėtų kontroliuojamai sukurti pageidaujamo dažnio svyravimus tarp maždaug 5–7 THz ir 30 THz“, – aiškina NASA atstovas.
Bet dažnių generatoriaus klausimo sprendimą galima atidėti tol, kol nebus geriau išsiaiškinta teorija. „mano manymu, tai kol kas yra tik fizikos eksperimentas. Man įdomu suprasti ar toks reiškinys apskritai įmanomas, kaip jis vyksta. Tuomet vėlesnis žingsnis būtų sukurti inžinerijos taisykles. O turint jas galima būtų leisti inžinieriams pasilinksminti“, – svarsto J. Zawodny.
Mokslininkas įsitikinęs, kad jei pavyks įrodyti Widomo-Larseno teorijos teisingumą, nedelsiant pasipils lėšos, padėsiančios atlikti reikalingus technologinius proveržius: „Viskas, ko mums reikia – tai vienas nepaneigiamas, atkartojamas įrodymas, jog sistema veikia. Turint tokį įrodymą, visi į šią sritį mes savo finansus. O tada aš norėsiu nusipirkti vieną iš tokių elektrinių ir pasistatyti ją savo namuose“.
