Вътре в първия реактор в света, който ще захранва Земята, използвайки същата ядрена реакция като Слънцето

Отиваме зад кулисите на най-голямото устройство за ядрен синтез в света, опитвайки се да овладее енергия от същата реакция, която захранва Слънцето и звездите.

В сърцето на Прованс някои от най-ярките научни умове на планетата подготвят сцената за това, което се нарича най-големият и най-амбициозен научен експеримент в света.

„Ние сме изграждане на може би най-сложната машина, създавана някога“, доверява Лабан Кобленц.

Задачата е да се демонстрира осъществимостта на овладяване на ядрен синтез – същата реакция, захранваща нашето Слънце и звезди – в индустриален мащаб.

Пробивът в термоядрения синтез е крайъгълен камък за бъдещето на чистата енергия, казват учените

За целта в южната част на Франция се строи най-голямата камера за магнитно задържане в света, или токамак, за генериране на чиста енергия.

Споразумението за проекта за международен термоядрен експериментален реактор (ITER) беше официално подписано през 2006 г. от САЩ, ЕС, Русия, Китай, Индия и Южна Корея в Елисейския дворец в Париж.

Сега има повече от 30 страни си сътрудничат в усилията за изграждане на експерименталното устройство, което се очаква да тежи 23 000 тона и да издържа на температури до 150 милиона °C, когато бъде завършено.

„В известен смисъл това е като национална лаборатория , голям изследователски институт. Но това е сближаването на националните лаборатории, в действителност, на 35 държави“, каза Кобленц, ръководител на комуникациите на ITER, пред Euronews Next.

Как работи ядреният синтез?

Ядреният синтез е процесът, при който две леки атомни ядра се сливат, за да образуват едно по-тежко, генерирайки огромно освобождаване на енергия.

В случая на Слънцето водородните атоми в сърцевината му се сливат заедно от огромното количество гравитационно налягане.

И преди сме се сблъсквали с предизвикателства просто поради сложността и множеството първи по рода си материали, първи по рода си компоненти в първа по рода си машина.

Междувременно тук, на Земята, се изследват два основни метода за генериране на термоядрен синтез.

„Първият, може би сте чули на Национално съоръжение за запалване в САЩ“, обясни Кобленц.

„Вземате много, много малко парченце – с размера на зърно черен пипер – от две форми на водород: деутерий и тритий. И стреляте с лазери по тях. И така, вие правите същото. Намалявате налягането, както и добавяте топлина и получавате експлозия от енергия, E = mc². Малко количество материя се преобразува в енергия".

Проектът на ITER е фокусиран върху втория възможен път: синтез с магнитно задържане.

"В този случай имаме много голяма камера , 800 m³, и поставяме много малко количество гориво - 2 до 3 g гориво, деутерий и тритий - и го достигаме до 150 милиона градуса чрез различни отоплителни системи", каза Лабан.

„Това е температурата, при която скоростта на тези частици е толкова висока, че вместо да се отблъскват една друга с положителния си заряд, те се комбинират и сливат. И когато се сливат, отделят алфа частица и отделят неутрон".

Енергийна криза в Европа: Кои страни имат най-евтините и най-скъпите електричество и газ?

В токамака, заредените частици са ограничени от магнитно поле, с изключение на високоенергийните неутрони, които излизат и удрят стената на камерата, пренасят топлината си и по този начин загряват водата, течаща зад стената.

Теоретично, енергията ще бъде оползотворена от получената пара, задвижваща турбина.

„Това е, ако искате, наследник на дълга поредица от изследователски устройства“, обясни Ричард Питс, ръководител на секцията на научното подразделение на ITER.

„Полето изследва физиката на токамака от около 70 години, откакто първите експерименти са проектирани и построени в Русия през 40-те и 50-те години на миналия век“, добави той.

Според Питс ранните токамаци са били малки, настолни устройства.

„След това малко по малко те стават все по-големи и по-големи и по-големи, защото ние знаем – от нашата работа върху тези по-малки устройства, нашите проучвания за мащабиране от малки към по-големи към по-големи – това, за да направим нетна термоядрена енергия от тези неща, трябва да направим такава голяма като тази," каза той.

Енергийната криза в Европа стимулира зеления водород. Това най-накрая реална алтернатива ли е?

Предимства на термоядрения синтез

Ядрените електроцентрали съществуват от 50-те години на миналия век, използвайки реакция на делене, при която атомът се разделя в реактор, освобождавайки огромно количество енергия в процеса.

Деленето има ясното предимство, че вече е утвърден изпитан метод, с над 400 реактора за ядрено делене, работещи днес по целия свят.

Но докато ядрените бедствия са били рядко срещано събитие в историята, катастрофалното разтопяване на реактор 4 в Чернобил през април 1986 г. е мощно напомняне, че те никога не са напълно безрискови.

Освен това, реакторите на делене също трябва да се борят с безопасното управление на огромни количества радиоактивни отпадъци, които обикновено са заровени дълбоко под земята в геоложки хранилища.

За разлика от това, ITER отбелязва, че термоядрена инсталация от подобен мащаб би генерирала енергия от много по-малко количество химикали, просто няколко грама водород.

„Ефектите за безопасност дори не са сравними“, отбеляза Кобленц.

„Имате само 2 до 3 g материал. Нещо повече, материалът в термоядрената инсталация, деутерий и тритий, и материалът, който излиза, нерадиоактивен хелий и неутрон, всички са използвани. Така че няма остатък, така да се каже, и запасите от радиоактивен материал са изключително, изключително малки“, добави той.

ADVERTISEMENTUS учени обявяват голям пробив в ядрения синтез, който може да „революционизира света“

Неуспехи в проектът ITER

Предизвикателството с термоядрения синтез, подчертава Кобленц, е, че тези ядрени реактори остават изключително трудни за изграждане.

„Опитвате се да вземете нещо до 150 милиона градуса. Опитвате се да го направите в необходимия мащаб и така нататък. Просто е трудно да се направи това“, каза той.

Разбира се, проектът ITER се бори със сложността на това гигантско начинание.

Първоначалният график за проекта ITER определи 2025 г. като дата за първата плазма, като пълното пускане в експлоатация на системата е отбелязано за 2035 г.

Но неуспехите на компонентите и свързаните с COVID-19 закъснения доведоха до изместване на графика за въвеждане в експлоатация на системата и нарастващ бюджет, който да съответства .

Първоначалната оценка на разходите за проекта беше 5 милиарда евро, но нарасна до над 20 милиарда евро.

„И преди сме се сблъсквали с предизвикателства просто поради сложността и множеството първи по рода си материали, първи по рода си компоненти в първа по рода си машина“, обясни Кобленц.

Първата в света инсталация за ядрен синтез може да генерира енергия без въглерод до 2040 г., правителството на Обединеното кралство твърди

Едно значително препятствие включва несъответствие в заваръчните повърхности на сегменти от вакуумната камера, произведени в Южна Корея.

„Тези, които пристигнаха, пристигнаха с достатъчно несъответствие в ръбовете, където ги заварявате заедно, че трябва да преработим тези ръбове," каза Кобленц.

"Това не е ракетна наука в този конкретен случай. Това дори не е ядрена физика. Това е просто машинна обработка и постигане на нещата до невероятна степен на прецизност, което беше трудно“, добави той. възможно спрямо тяхната цел за 2035 г. за началото на операциите по термоядрения синтез.

„Вместо да се фокусираме върху това какви са били нашите дати преди първата плазма, първият тест на машината през 2025 г. и след това серия от четири етапа, за да получим към мощността на термоядрен синтез първоначално през 2035 г., просто ще пропуснем първата плазма. Ще се уверим, че това тестване ще бъде извършено по друг начин, така че да можем да се придържаме възможно най-много към тази дата“, каза той.

Прозорци, генериращи електричество? Швейцарски учени проектират по-ефективни прозрачни слънчеви панели

Международно сътрудничество

Що се отнася до международното сътрудничество, ITER е нещо като еднорог в това как е устоял на насрещния вятър на геополитическото напрежение между много от нациите, ангажирани в проекта.

Колкото по-дълго чакаме термоядреният синтез да пристигне, толкова повече се нуждаем от него. Така че умните пари са: доставете ги тук възможно най-бързо.

„Тези страни очевидно не винаги са идеологически съгласувани . Ако погледнете флаговете на функциите на работния сайт от Alphabet, Китай лети до Европа, Русия лети до Съединените щати", отбеляза Кобленц.

"За тези страни да поемат 40-годишен ангажимент да работят заедно, нямаше сигурност. Никога няма да има сигурност, че няма да има конфликти".

Кобленц свежда относителното здраве на проекта до факта, че стартирането и функционирането на ядрения синтез е обща мечта на поколения.

„Това е, което обединява тази сила. И това е причината да оцелее след настоящите санкции, които Европа и други имат срещу Русия в настоящата ситуация с Украйна“, добави той.

Може ли плаващите слънчеви панели да бъдат решение както на климатичната криза, така и на растящите цени на енергията?

Промяна на климата и чиста енергия

Като се има предвид мащабът на предизвикателството, представено от изменението на климата, не е чудно, че учените се надпреварват да намерят източник на енергия без въглерод, който да захранва нашия свят.

Но изобилието от енергия от термоядрен синтез е все още далеч и дори ITER признава, че техният проект представлява дългосрочен отговор на енергийните проблеми.

В отговор на идеята, че термоядреният синтез ще дойде твърде късно, за да помогне борба с климатичната криза по смислен начин, Кобленц твърди, че термоядрената енергия може да играе роля по-нататък в бъдещето.

„Ако наистина имаме покачване на морското равнище до такава степен, че да започнем да се нуждаем от енергията потребление за преместване на градове? Ако започнем да виждаме енергийни предизвикателства в такъв мащаб, ще стане наистина очевиден отговорът на въпроса ви“, каза той.

„Колкото по-дълго чакаме термоядреният синтез да настъпи, толкова повече се нуждаем от него. Така че умните пари са: вземете ги тук възможно най-бързо".

За повече информация относно тази история гледайте видеото в медийния плейър по-горе.

Видео редактор • Aisling Ní Chúláin

Допълнителни източници • Видео продуцент: Aisling Ní Chúláin, Océane Duboust