Շշալցած արև. գիտնականները փորձում են ստեղծել միաձուլման էներգիա

Դեռ 1930 թվկանից աշխարհը փորձում է օգտագործել այս անսահմանափակ մաքուր էներգիան: Հիմա մենք  ավելի քան մոտ ենք  այդ  բաղձալի նպատակին:

Ֆրանսիայի հարավային Պրովանս շրջանի փոքրիկ բլուրից դուք կարող եք տեսնել երկու արև: Մեկը բոցավառվում է չորսուկես միլիարդ տարի: Մյուսը կառուցվում է հազարավոր մարդկային մտքերի և ձեռքերի շնորհիվ և, շատ ավելի դանդաղ, բարձրանում է: Իսկական արևի երեկոյան ճառագայթները  կախարդական փայլ են  նետում մյուս  «արեվի» վրա՝ հսկայական շինհրապարակ, որը կարող է լուծել մարդկության պատմության ամենամեծ գոյաբանական ճգնաժամը:

Հենց այստեղ՝ Սեն-Պոլ-լեզ-Դյուրանսի փոքրիկ կոմունայում, 35 երկրների մասնագետները  հավաքվել են՝ փորձելով տիրապետել միջուկային միաձուլմանը, մի գործընթաց, որը բնականաբար տեղի է ունենում արևի և բոլոր աստղերի վրա, բայց ցավալիորեն դժվար է կրկնել Երկիր մոլորակի վրա:

Միաձուլումը խոստանում է էներգիայի գրեթե անսահմանափակ քանակություն, որը, ի տարբերություն հանածո վառելանյութերի, զրոյական ջերմոցային գազեր է արտանետում և, ի տարբերություն միջուկային տրոհման էներգիայի, որն այսօր օգտագործվում է, երկարաժամկետ ռադիոակտիվ թափոններ չի արտադրում:

Դրա յուրացումը կարող է բառացիորեն փրկել մարդկությունը կլիմայի փոփոխությունից՝ մեր իսկ կողմից ստեղծված ճգնաժամից:   Ընդամենը 1 գրամ մուտքային վառելիքը կարող է ստեղծել ութ տոննա նավթին համարժեք յուղ՝ միաձուլման հզորությամբ: Դա զարմանալի եկամտաբերություն է՝ 8 տոննա 1 գրամի դիմաց:

Ատոմային փորձագետները հազվադեպ են սիրում գնահատական տալ, թե երբ կարող է միաձուլման էներգիան լայնորեն հասանելի դառնալ:Հաճախ կատակում են, որ միշտ 30 տարի է մնացել:

Բայց պատմության մեջ առաջին անգամ դա կարող է իրականությանը մոտ լինել:

Փետրվարին Օքսֆորդի մերձակայքում գտնվող անգլիական Քուլհեմ գյուղի գիտնականները հայտարարեցին մեծ առաջընթացի մասին:Նրանք ստեղծեցին և պահպանեցին ռեկորդային 59 մեգաջոուլ միաձուլման էներգիա հինգ վայրկյանի ընթացքում հսկա շշաձև մեքենայի մեջ, որը կոչվում է տոկամակ:

Դա բավական էր միայն մեկ տունը  մեկ օրվա ընթացքում էներգիայով ապահովելու համար: Այնուամենայնիվ, դա իսկապես պատմական պահ էր: Այն ապացուցեց, որ միջուկային միաձուլումը իսկապես հնարավոր է իրագործել  Երկրի վրա:  Եթե ​​գիտնականներին հաջողվի դա իրականացնել, աշխարհը չի օգտվի հանածո վառելիքներից, ինչպիսիք են ածուխը, նավթը և գազը, որոնք մարդու կողմից ստեղծված կլիմայական ճգնաժամի հիմնական պատճառներն են:

Արևի նմանակում

Միաձուլման էներգիան ստեղծվում է երկու մասնիկների միջոցով, որոնք, ըստ էության, միմյանց  վանում են: Տոկամակի մեջ փոքր քանակությամբ վառելիք ներարկելուց հետո հսկա մագնիսներն ակտիվանում են՝ ստեղծելով պլազմա՝ նյութի չորրորդ վիճակը, որը փոքր-ինչ նման է էլեկտրական լիցքավորված գազի կամ շիլայի:

Տոկամակի ներսում ջերմաստիճանը անասելի բարձր մակարդակի հասցնելով, վառելիքի մասնիկները ստիպված են լինում  միաձուլվել: Գործընթացը ստեղծում է հելիում և նեյտրոններ, որոնք իրենց զանգվածով ավելի թեթև են, քան այն մասերը, որոնցից ի սկզբանե պատրաստված էին:

Զանգվածը վերածվում է հսկայական էներգիայի: Նեյտրոնները, որոնք կարողանում են «փախչել» պլազմայից, այնուհետև հարվածում են տոկամակը ծածկող շերտին,  որը նրանց կինետիկ էներգիան վերածում է ջերմության։ Այդ ջերմությունը կարող է օգտագործվել ջուրը տաքացնելու, գոլորշի ստեղծելու և տուրբինները պտտելու համար,մի խոսքով՝ էներգիա արտադրելու համար:

Այս ամենը պահանջում է, որ տոկամակը շատ բարձր ջերմաստիճան կարողանա պահել: Պլազման պետք է հասնի առնվազն 150 միլիոն Ցելսիուսի, ինչը 10 անգամ ավելի տաք է, քան արևի միջուկը: Հարց է առաջանում. ինչպե՞ս կարող է Երկրի վրա որևէ  տարա պահել այդքան բարձր ջերմաստիճան:

Դա այն բազմաթիվ խոչընդոտներից մեկն է, որը հաջողվել է հաղթահարել միաձուլման էներգիա փնտրողների սերունդների կողից: Գիտնականներն ու ինժեներները նախագծել են հսկա մագնիսներ՝ ուժեղ մագնիսական դաշտ ստեղծելու համար՝ շշալցված ջերմությունը պահպանելու համար: Ցանկացած այլ բան պարզապես կհալվի:

Սա փաստորեն արևի կրկնօրինակում է: Արևը հավերժական միաձուլման գործարան է, որը կազմված է հսկա այրվող պլազմայից: Այն ամեն վայրկյան միաձուլում է մի քանի հարյուր տոննա ջրածին հելիումի մեջ:

Պլազման այն նյութն է, որից կազմված է տիեզերքի 99,9%-ը՝ ներառյալ աստղերը,  արևը և միջաստղային ողջ նյութը: Երկրի վրա, օրինակ, այն օգտագործվում է հեռուստացույցների և նեոնային լույսերի մեջ, և մենք կարող ենք տեսնել այն կայծակի և բևեռափայլի մեջ:

Որքան էլ զարմանալի է, բայց միաձուլման էներգիա ստեղծելն ինքնին բարդ  չէ, ասում են  փորձագետները: Ի վերջո, մարդկությունը սկսել է միջուկային միաձուլման ռեակցիան H-ռումբի գյուտից ի վեր: Հիմնական մարտահրավերը դրա պահպանումն է։ Մեծ Բրիտանիայում գտնվող  տոկամակը, որը կոչվում է Joint European Torus կամ JET, պահում է միաձուլման էներգիան հինգ վայրկյան, բայց դա  առայժմ ամենաերկար ժամանակահատվածն է, որին ի վիճակի է  այդ մեքենան: Նրա մագնիսները պատրաստվել  են  1970-ականներին  և պղնձից  են:  Բարձր ջերմության տակ հինգ վայրկյանից հետո դրանք կհալվեն:

Մինչ արևը միաձուլում է ջրածնի ատոմները՝ ստեղծելով հելիում, JET նախագիծն օգտագործում  է ջրածնի երկու իզոտոպ՝ դեյտերիում և տրիտում: Այս իզոտոպները իրենց քիմիական կազմով և ռեակցիաներով գրեթե նույն կերպ են վարվում ջրածնի հետ:

10 միլիոնանոց նախագիծ

Հեռվից ITER-ը կարծես պատրաստ նախագիծ լինի: Մոտիկից պարզ է դառնում, որ դեռ շատ  գործ կա անելու:

Շինարարությունը՝ 39 շինհրապարակներում, աներևակայելի բարդ է: Հիմնական աշխատավայրը նկատելիորեն ստերիլ միջավայրն է, որտեղ 750 տոննա կշռող կռունկների օգնությամբ տեղադրվում են հսկայական սարքերը: Բանվորներն արդեն հավաքել են տոկամակի պատյանը, բայց նրանք դեռ սպասում են որոշ մասերի, այդ թվում՝ Ռուսաստանից բերվող հսկա մագնիսին, որը նստելու է մեքենայի վերևում։

Չափերը ցնցող են: Տոկամակը ի վերջո կկշռի 23 հազար տոննա: Դա երեք Էյֆելյան աշտարակների ընդհանուր քաշն է: Այն բաղկացած կլինի մեկ միլիոն բաղադրամասերից:

Հաշվի առնելով ներգրավված մասերի հսկայական քանակը  և ներդրված գումարը, սխալվելու իրավունք պարզապես չկա:

ITER նախագծի մասշտաբներն ու հավակնությունները կարող են հսկայական թվալ, բայց դա, առնվազն, համաչափ արձագանք է այն խառնաշփոթին, որը մարդիկ ստեղծել են մոլորակի վրա: 1973 թվականից ի վեր էներգիայի համաշխարհային օգտագործումը կրկնապատկվել է: Դարավերջին այն իրականում կարող է եռապատկվել: Մթնոլորտում ածխաթթու գազի արտանետումների 70 տոկոսն առաջանում է մարդկանց էներգիայի սպառման հաշվին: Իսկ մեր սպառած ողջ էներգիայի 80%-ը ստացվում է հանածո վառելիքից:

Այժմ Երկիր մոլորակը մոտենում է տաքացման այնպիսի աստիճանի, որոնք հաճախ վերածվում են  սով առաջացնող երաշտների, անտառային հրդեհների, ջրհեղեղների և ծովի մակարդակի բարձրացման մահացու ջերմային ալիքների : Կլիմայական ճգնաժամի հետևանքներին գնալով ավելի ու ավելի դժվար է դառնում հակադարձելը, քանի որ ամբողջ էկոհամակարգը հասնում է անկման կետին:

Այդ իրավիճակում միաձուլման էներգիայի ստեղծումը դառնում է օրախնդիր: 2001 թվականի կանխատեսումներով  պլազմայի առաջին խմբաքանակի արտադրությունը  պետք է տեղի ունենար 2016 թվականին,սակայն դա տեղի չունեցավ:  Գիտնականնեը շարունակում են աշխատել, քանի որ ջրածնի միաձուլումը միլիոն անգամ ավելի արդյունավետ է, քան հանածո վառելիքի այրումը: Այն, ինչ նրանք փորձում են անել  իրականում շատ նման է Երկրի վրա փոքրիկ արհեստական ​​արևի ստեղծման:Այդպիսի  էլեկտրակայանը մշտապես գործելու է։ Այդ արեւը, այսպես ասած, երբեք մայր չի մտնի։