Päikesel juhtub see kogu aeg: aatomid ühinevad, see tähendab, toimub termotuumasünteesi reaktsioon, mille tulemusel vabaneb kujuteldamatu kogus energiat. Teadlased on sellisest energiast juba unistanud ja siin Maa peal saab seda saada kontrollitud termotuumade termotuumasünteesi reaktsioonide loomisega.
Kuid seni pole seda olnud võimalik saada.
Pärast II maailmasõja lõppu üritavad teadlased kogu maailmas seda saavutada.
Venemaal, USA-s, Inglismaal, Jaapanis ja paljudes teistes riikides tehtud eksperimentaalsete reaktorite abil saadi lühiajalised termotuumasünteesi protsessid, kuid selle protsessi säilitamiseks kulus kõikjal rohkem energiat kui energia saamiseks ise, selgitas Taani tehnikaülikooli vanemteadur Søren Bang Korsholm. (Søren Bang Korsholm).
Kauges tulevikus
Taani teadlane ja tema kolleegid tehnikaülikooli füüsikaosakonnas osalevad ülemaailmses teadusprojektis, mis võimaldab 2025. aastal rakendada tõhusat termotuumasünteesi protsessi - s.o. Selle saamiseks eraldatakse rohkem energiat kui kulutatakse. Sellegipoolest usutakse, et me ei näe paljude aastate jooksul termotuumasünteesi põhimõttel töötavaid elektrijaamu.
„Ainult selle sajandi viiekümnendatel aastatel saab termotuumasünteesil töötavate elektrijaamade energiat kasutada elektrivõrkudes. Igal juhul on need juhised Euroopa termotuumasünteesi programmile,”ütleb ta.
Reklaamvideo:
Vaatamata väljavaadete kaugusele, tegelevad paljud teadlased nagu Søren tõsiselt termotuumasünteesi energia küsimustega. Ja selleks on head põhjused. Termotuumasünteesi põhimõttel töötava elektrijaama jaoks on vaja lõpmata väheses koguses tuumakütust, lisaks pole neil CO2 ja muid kahjulikke aineid.
Odav roheline energia
Täna oma nutitelefoni laadides tuleb 24% elektrienergiast sel juhul söeküttel töötavatest jaamadest. See on raske ja mitte eriti keskkonnasõbralik energiatootmine.
“Ühe gigavatise elektrienergia tootmiseks peab söeküttel töötav elektrijaam põletama 2,7 miljonit tonni kivisütt aastas. Ja termotuumasünteesijaamad vajavad sama efekti saavutamiseks vaid 250 kilogrammi tuumakütust. 25 grammist tuumakütust piisab sellisest elektrijaamast, et kogu taanile energiat kogu tema elu jooksul tarnida,”ütleb Søren Bang Korsholm.
Erinevalt söest ei eralda termotuumasüntees süsinikdioksiidi ega mõjuta seega kliimat.
"Tuumasünteesienergia ainus" otsene "tootmisjäätmed on heelium ja seda saab kasutada väga erinevates rakendustes. See on umbes 200 kilogrammi heeliumi kogu aasta vältel," selgitab ta.
Termotuumasünteesil on aga väike probleem. Siin ei saa ilma radioaktiivsuseta täielikult hakkama. "Reaktori sisepind muutub radioaktiivseks, kuid see on selline radioaktiivsuse vorm, mis muutub ohutuks 100 aasta pärast," ütleb teadlane. Siis saab seda materjali uuesti kasutada.
Peaaegu lõputu tuumakütus
Erinevalt söest ei pea termotuumasünteesi elektrijaama kütust maapinnast välja kaevama. Seda saab merest pumpade abil, kuna termotuumasünteesi energia saadakse raskest vesinikust (deuteerium), mis ekstraheeritakse mereveest.
“Meri pakub tuumakütust, millest piisab miljardite aastate jooksul energiatarbimiseks kogu maailmas. Seetõttu ei jää me energiast ilma, kui õpime kasutama termotuumasünteesi energiat,”selgitab Søren Bang Korsholm.
Lisaks raskele vesinikdeuteeriumile kasutavad teadlased termotuumasünteesireaktoris ülitugevat vesiniku triitiumi. Looduses seda ei eksisteeri, kuid see on valmistatud liitiumist, mis on sama aine, mida kasutatakse patareides.
Reaktoris ühineb raske ja üliraske vesinik pärast seda, kui temperatuur reaktoris ulatub 200 miljoni kraadini.
“Temperatuur reaktoris on kujuteldamatult kõrge. Võrdluseks - Päikese sisetemperatuur on vaid 15 miljonit kraadi. Sel viisil loome palju kõrgema temperatuuri,”ütleb ta.
Prantsusmaa hiiglaslik tuumareaktor
Søren Bang Korsholm ja paljud tema kolleegid tehnikaülikoolis osalevad suures rahvusvahelises projektis ITER, kus EL, USA, Hiina ja paljud teised riigid teevad koostööd, et luua Prantsusmaa lõunaosas maailma suurim tuumareaktor. See on esimene omataoline reaktor, mis annab rohkem energiat kui tarbib.
“ITER toodab projekti kohaselt 500 megavatti, selle soojendamiseks aga 50 megavatti. See tarbib veidi rohkem kui 50 megavatti energiat, kuna jahutamiseks ja magnetideks kulutame osa energiast, mida sel juhul ei arvestata, kuid see annab reaktoris endas kena energiaülejäägi,”selgitab ta.
Teadlase sõnul on reaktor peagi töövalmis.
"Aastal 2025 on reaktor esimeseks katseks valmis, pärast seda uuendame seda seni, kuni see 2033. aastal täielikult valmis saab," ütleb Søren Bang Korsholm.
Tuleviku energia tutvustamine
Kuid ei tohiks arvata, et pärast ITER-projekti lõppu saab elekter, tänu millele töötab meie külmik, termotuumasünteesi energiat. Reaktor ei tooda elektrit.
“ITER ei ole elektrijaam. Reaktorit ei ehitata elektrienergia tootmiseks, vaid selleks, et näidata võimalust kasutada energiaallikana termotuumasünteesi, “sõnab ta.
Teadlane loodab, et projektil on äripartnerid, kes pööravad tähelepanu termotuuma termotuumasünteesi energia võimalustele.
„Võib-olla hakkavad suured energiaettevõtted ja naftaettevõtted investeerima termotuumasünteesi, kui näevad selle potentsiaali. Ja kes teab, võib-olla ilmuvad sellised elektrijaamad lähiajal,”ütleb Søren Bang Korsholm.
Järgmine peatus on kuu
Kui teadlastel õnnestub luua tõhusaid tuumasünteesil põhinevaid elektrijaamu, ilmub kohe palju ideid, kuidas neid täiustada. Üks idee soovitab juba teist tüüpi kütust kasutada, mida aga Maal pole nii palju.
“Kuul rohkesti esineva heelium-3 eeliseks on see, et plasma termotuumasünteesi produktid reageerivad reaktori seintega vähem, seega muutub sein vähem radioaktiivseks ja selle eluiga võib olla pikem,” ütleb Søren Bang Korsholm.
Siiani on Kuu peal kütuse kaevandamine ja Maale toimetamine kulukas. Kuid võib-olla on termotuumasünteesi energia nii tõhus, et need kulud tasuvad end ära.
"Kui on mõtteid Kuult kütuse tarnimiseks, võivad termotuumasünteesi elektrijaamad olla uskumatult tõhusad," võtab teadlane kokku.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From
