Контексттегі ядролық синтез

Өткен айда Калифорниядағы Лоуренс Ливермор ұлттық зертханасындағы (LLNL) Ұлттық тұтану қондырғысы жариялады ядролық синтезді зерттеудегі маңызды серпіліс. Содан бері көптеген адамдар менен бұл серпіліс шынымен нені білдіреді деп сұрады.

Алдымен ядролық синтездің кейбір негіздерін талқылайық. Бүгінгі атом электр станциялары ядролық бөлінуге негізделген, яғни уран-235 сияқты ауыр изотопты екі кіші изотопқа бөлу. (Изотоптар элементтің әртүрлі формалары ғана).

Қарапайым тілмен айтқанда, ядролық ыдырау изотоптың ортасына кішкентай оқ ату сияқты, бұл оның тұрақсыз және бөлінуіне әкеледі. Бөлінген кезде ол орасан зор энергия бөледі (масса мен энергия Эйнштейннің әйгілі E = Mc теңдеуімен байланысты.²). Содан кейін бұл энергияны электр энергиясына айналдыруға болады.

Дегенмен, ядролық ыдырауға қарсы негізгі қарсылықтардың бірі бөлінудің жанама өнімдері жоғары радиоактивті болып табылады және олардың көпшілігі ұзақ өмір сүреді. Басқаша айтқанда, олар дұрыс өңделмесе, өмірге қауіп төндіреді. Бұл радиоактивті жанама өнімдер кейбіреулердің атом энергиясына қарсы болуының себебі болып табылады.

Біздің күн сияқты жұлдыздар үшін қуат көзі болып табылатын ядролық синтез басқаша. Біріктіру арқылы сіз үлкенірек изотоптар құру үшін кішірек изотоптарды біріктіресіз. Әдетте бұл гелийді қалыптастыру үшін сутегі изотоптарын - ең кішкентай элементті біріктіруді қамтиды. Бұл реакция бөліну реакциясынан гөрі көбірек энергияны шығарады, бірақ одан да маңыздысы ол ұзақ мерзімді радиоактивті жанама өнімдерді шығармайды. Сондықтан ядролық синтезді көбінесе энергия өндірудің «қасиетті дәні» деп атайды.

Мәселен, мәселе неде? Бұл шағын сутегі изотоптары балқытуға өте төзімді. Оларды балқытуға мәжбүрлеу үшін үлкен қысым мен жоғары температура (күнде болатындай) қажет. Бұл салыстырмалы түрде оңай орын алатын ядролық бөлінуден айтарлықтай ерекшеленеді. Осылайша, ядролық қаруда синтезге қол жеткізуге болатынына қарамастан, зерттеушілер энергия өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін басқарылатын синтез реакциясын жасауға ондаған жылдар бойы тырысты.

Осы жылдар ішінде көптеген «серпілістер» жарияланды. Өткен айда жарияланған мәліметтердің бірі ғалымдардың алғаш рет синтездеу процесінде жұмсауға тура келгеннен гөрі көбірек энергия алғаны болды. Термоядролық синтезге қол жеткізген бұрынғы күш-жігер өндірілген синтез реакциясынан гөрі көбірек энергия шығынын талап етті.

Демек, бұл айтарлықтай серпіліс болып табылады. Бірақ біз коммерциялық термоядролық реакторларды дамытуға қаншалықты жақынбыз?

Міне, мен оны контекстке қою үшін қолданған ұқсастық. Коммерциялық әуе жолында көптеген белестер болды. Ағайынды Райттар 1903 жылы желтоқсанда тарихтағы алғашқы сәтті моторлы ұшуды орындады. Бірінші трансатлантикалық ұшуға дейін тағы 16 жыл болады. Бірақ, ең табысты коммерциялық әуе лайнері Boeing 707 1958 жылға дейін енгізілмеді.

Көптен келе жатқан әзіл әрқашан коммерциялық ядролық синтезге 30 жыл қалды деген болатын. Шындығында, бұл жай ғана біз оған жетудің толық жолын әлі көре алмайтынымызды білдіреді. Соңғы серпіліс, әрине, коммерциялық ядролық синтез жолындағы маңызды кезең болып табылады. Бірақ біз ядролық синтездің коммерциялық жүзеге асырылуын көруге әлі 30 жыл болуы мүмкін.