Знамо да је људска радозналост да контролише све довела до открића великог технолошког напретка. Један од највећих проблема са којима се човечанство суочава у овом веку је енергетска криза. То значи да се морају развити сви аспекти неопходни за извођење нуклеарне фузије. Он кинеско вештачко сунце близу је постизању нуклеарне фузије и окончању проблема енергетске кризе.
У овом чланку ћемо вам рећи шта је вештачко сунце у Кини, које су његове карактеристике и колико је важно за глобалну енергетску парадигму.
Шта је кинеско вештачко сунце
Зову га вештачко сунце јер користи исти извор енергије као и наша најближа звезда. То је један од најперспективнијих напретка у науци, са техничким називом фузија: скоро чист извор енергије за којим су велике силе јуриле деценијама. Толико да се пре педесет година говорило да је остало још само педесет...
Ипак, чини се да се приближавамо. Између осталог, зато што је Кина управо оборила рекорд за најдужу реакцију нуклеарне фузије: 120 милиона степени Целзијуса за 101 секунду.
Прво ћемо објаснити шта је заправо нуклеарна фузија. Конвенционалне нуклеарне електране раде тако што ослобађају енергију фисије. То јест, "разбити" атом. Тако се обогаћени уранијум бомбардован неутронима користи за покретање нуклеарне ланчане реакције.
Ове фабрике раде више од пола века. Конкретно, Прва нуклеарна електрана повезана на мрежу завршена је у Совјетском Савезу 1954. године. Међутим, како нам показује серија нуклеарних катастрофа у Чернобиљу, оне нису без ризика. Ако желите да сазнате више о томе како ове биљке раде, можете погледати наш чланак о томе шта је сунце и како се то односи на развој енергетике.
С једне стране, имамо неконтролисане ланчане реакције. Иако су последице биле катастрофалне, овакви догађаји су крајње ненормални. Прави проблем са нуклеарном фисијом је отпад који производи, а који може остати опасно радиоактиван стотинама година.
Насупрот томе, нуклеарна фузија или вештачко сунце нуде могућност безбедног генерисања енергије са мало или без отпада. Захваљујући ниском угљичном отиску, могао би бити моћно средство у борби против климатских промјена. Овај аспект је кључан, с обзиром на хитну потребу за одрживим решењима као што су она која су истражена у истраживања карактеристика сунца.
Како се постиже нуклеарна фузија
Како се то постиже? У суштини, комбинује два лака језгра у једно тешко језгро, подвргавајући их огромном притиску и екстремно високим температурама. Реакција такође ослобађа енергију јер су резултујућа језгра мање масивна од прва два језгра сама.
Типично, гориво које се користи за стварање вештачког сунца је засновано на изотопима деутеријума и трицијума. Деутеријум се може екстраховати из морске воде, док се трицијум може екстраховати из литијума.. Оба елемента су у изобиљу у апсолутном изобиљу, скоро бесконачно у поређењу са уранијумом. На пример, деутеријум у једном литру морске воде може произвести енергију која је еквивалентна три стотине литара нафте.
Да бисмо разумели енергију која се ослобађа током фузије, довољно је узети у обзир да неколико грама горива може да генерише тераџуле: довољно да за шест година задовољи енергетске потребе човека у развијеној земљи. Овај потенцијал је предмет проучавања у различитим истраживачким пројектима о обновљивим изворима енергије и у стварању Вештачки облаци и њихов утицај на климу.
Реакције фузије такође производе отпад. Највећи део је хелијум, инертни гас. Међутим, мале количине радиоактивног отпада добијеног од трицијума такође се производе. На срећу, они се распадају много раније од својих фисионих колега. Конкретно, могу се поново користити или рециклирати за мање од сто година. С друге стране, неутронски ток који настаје током фузије утиче на околне материјале, који постепено постају радиоактивни без заштите. дакле, заштита структуре реактора биће још један кључни аспект.
Како функционише кинеско вештачко сунце
Ок, сада имамо своја трицијумска и деутеријумска горива и основне принципе рада. Али како тачно овај процес функционише? Овде, дакле, почињу замке када се прелази са теорије на праксу.
Као што смо очекивали, било је потребно применити веома високе притиске и температуре. Довољно да се гориво претвори у изузетно врућу плазму. Атоми се морају сударати један са другим на температурама од најмање 100 милиона степени Целзијуса, са довољним притиском да их толико зближи да нуклеарна привлачност превазиђе електричну одбојност.
Успостављање грубог паралелизма је као превазилажење одбијања два магнета истог поларитета док их не можете залепити заједно. Да би се постигли ови екстремни услови, магнетна поља и моћни ласерски зраци се користе за фокусирање горива. Једном када се достигне стање хипервруће плазме, мора се наставити са додавањем горива док покушавате да контролишете високе емисије топлоте без уништавања реактора.
Наравно, не постоји материјал на свету који може да издржи 100 милиона степени Целзијуса, а да се не отопи тренутно. Овде долази до изражаја ограничење плазме, а то се постиже различитим типовима реактора, као што је онај који се проучава у контексту соларне енергије.
Најновија достигнућа у нуклеарној фузији
Као што смо првобитно очекивали, један од најновијих догађаја у нуклеарној фузији представља Кину. У мају 2021, истраживачи са Југозападног института за физику (СВИП) у Ченгдуу, Кина, објавили су да је њихов реактор ХЛ-2М оборио све рекорде за експерименте нуклеарне фузије.
Иако је то сложен процес, највећи изазов није сама фузија, као што је то постигнуто у многим реакторима последњих година. Прави изазов је одржавати га током времена: мало људи је способно да уради више од неколико секунди.
Ту су научници СВИП-а добили своју медаљу: достигли су температуру од 150 милиона степени Целзијуса за 101 секунду. Претходни рекорд држала је Јужна Кореја са 20 секунди.
Овај реактор налик токамаку се рекламира као „вештачко сунце“, али је у ствари десет пута топлији од језгра Сунца. Све очи су сада упрте у највећу међународну опкладу до сада: ИТЕР. Овај сјајан пројекат који укључује 35 земаља које су управо завршиле прву фазу изградње. Ако све прође како треба, коначни реактор ће моћи да произведе 500 мегавата електричне енергије око 2035. године.
Надам се да ће вам ове информације помоћи да сазнате више о кинеском вештачком сунцу и његовим карактеристикама.