Znanstvenici i sanjari najveće nade u budućnost bogatu energijom, polažu u doline istočno od San Francisca.
Tamo se nalazi National Ignition Facility (NIF) kalifornijskog nacionalnog laboratorija Lawrence Livermore. Unutar zidova postrojenja, znanstvenici rade na kreiranju nuklearne fuzije, iste energije koja pokreće Sunce. Prije nekih godinu dana, znanstvenici NIF-a došli su bliže nego itko drugi ključnom pragu u potrazi za fuzijom: Stvaranju više energije nego je uloženo.
Nažalost, taj svijet će morati pričekati, što znaju svi oni upoznati s fuzijom. U mjesecima nakon tog dostignuća, znanstvenici nisu uspjeli ponoviti svoj uspjeh, piše Popular Science.
Ipak, nisu odustali. Nedavni rad, objavljen u časopisu Physics Review Letters, mogao bi im pomoći da se približe rješavanju problema koji ih je zbunjivao desetljećima. Posljednji trik sastoji se u izazivanju fuzije snažnim magnetskim poljem.
vezana vijest
Energija fuzije, jednostavno rečeno, želi oponašati unutrašnjost Sunca. Atomi vodika sudaraju se i ostaju zajedno, čime se dobiva helij i mnogo energije. Problem je u tome da su za sljubljivanje atoma potrebne vrlo visoke temperature, što zahtijeva potrošnju ogromne količine energije.
Prije nego možemo uopće razmišljati o elektrani na fuziju, potrebno je naći način za dobivanje više energije nego je uloženo. Taj trenutak je cilj koji znanstvenici žele dostići godinama.
NIF-ovi znanstvenici odabrali su cilindar prekriven zlatom, manji od ljudskog nokta. Zovu ga hohlraum – u njemu se nalazi minijaturni pelet vodikovog goriva.
U trenutku fuzije, znanstvenici ispaljuju precizne zrake lasera u hohlraum – 192 zrake ukupno – čime cilindar dobiva dovoljno energije da se unutar stvaraju silovite X-zrake. Te zrake preplavljuju pelet, izazivajući imploziju koja sljubljuje atome. U teoriji.
NIF je ovom metodom postigao fantastičan uspjeh prošle godine: Dobili su otprilike 70 posto uložene energije, što je u to vrijeme bio daleki rekord. Za fizičare to je bio sirenski zov.
“Zajednica je dobila novu injekciju entuzijazma,” kaže Matt Zepf, fizičar u njemačkom Helmholz Institute Jena. Započela su pitanja: Mogu li znanstvenici ovo postići opet?
Ispostavilo se da će zajednica morati pričekati. Daljnji eksperimenti s laserom nisu se uspjeli ni približiti originalnom rezultatu. Dio problema leži u tome da znanstvenici ne mogu predvidjeti što će točno laserska zraka postići.
“NIF-ove implozije trenutno pokazuju značajne fluktuacije u performansama, izazvane malim varijacijama u kvaliteti mete i lasera,” kaže John Moody, fizičar na NIF-u. “Mete su vrlo, vrlo dobre, ali čak i minimalne nesavršenosti mogu imati velike posljedice.”
Fizičari mogu nastaviti namještati laser i pelete, ali mogao bi postojati i treći način za poboljšanje performansi: Preplavljivanje hohlrauma i peleta magnetskim poljem.
Testovi s drugim laserima, kao OMEGA u New Yorku i Z-machine u New Mexicu, pokazali su da bi ova metoda mogla biti uspješna. Štoviše, kompjuterske simulacije NIF-ovog lasera daju naslutiti da bi magnetsko polje moglo udvostručiti energiju najuspješnijih udara.
“Unaprijed magnetizirano gorivo omogućava nam da dobijemo dobre performanse čak i s metama ili laserima koji nisu točno ono što želimo,” kaže Moody, jedan od autora rada.
NIF-ovi znanstvenici odlučili su sami pokušati s ovim eksperimentom.
Najprije su morali zamijeniti hohlraum. Čisto zlato ne bi funkcioniralo – kada bi taj metal bio izložen potrebnom magnetskom polju, to bi stvorilo elektronske struje u zidovima cilindra i razbilo ga. Zbog toga su osmislili novi cilindar od legure zlata i tantala, rijetkog metala koji se koristi u elektroničkim uređajima.
Potom su u novi hohlraum stavili vodikov pelet, uključili magnetsko polje i naciljali laser.
Magnetsko polje donijelo je razliku. U usporedbi s prijašnjim pokušajima bez magnetskog polja, energija se utrostručila. To je bio testni pokušaj s niskom razinom utrošene energije, ali rezultati su pružili novu nadu.
“Ovaj rad veliko je postignuće,” kaže Zepf, koji nije sudjelovao u izradi rada.
Ipak, ovi rezultati još uvijek dolaze u ranim danima, “zapravo trčimo red rudo,” upozorava Moody. NIF-ovi znanstvenici će pokušati ponoviti eksperiment s drugačijim postavkama lasera. Ako to uspiju, znat će da mogu dodati magnetsko polje širokom spektru lasera.
Kao i sve drugo u ovom polju fizike, samo ovo neće biti dovoljno da riješi sve probleme fuzije. Čak i ako NIF uspije postići paljenje, čeka ih druga faza: Stvaranje značajno veće količine energije od utrošene. To je još teži pothvat, pogotovo za laser ograničene veličine kakav ima NIF.
Ipak, oči scene fuzije bit će uprte u njih. Zepf kaže da NIF-ovi rezultati mogu biti lekcija drugim postrojenjima u svijetu kako izvući maksimum od svojih lasera.
Stvoriti dovoljno visoku količinu energije je preduvjet za fazu koja je još dalje u budućnosti: Pretvoriti toplinu energije fuzije u izvediv dizajn elektrane na fuziju. Na tom projektu zajednica već radi.
N1 pratite putem aplikacija za Android | iPhone/iPad i društvenih mreža Twitter | Facebook | Instagram
Kakvo je tvoje mišljenje o ovome?
Budi prvi koji će ostaviti komentar!