Учените ще тестват първия в света реактор за ядрен синтез
Ако нещата се развият по план, Международният термоядрен експериментален реактор (ITER) ще се приближи една стъпка по-близо до това да стане първият в света функциониращ реактор за ядрен синтез.
Ядреният синтез традиционно се използва като основен научен принцип зад термоядрените бойни глави. Но същата технология, която задвижва оръжията за масово унищожение, теоретично може да бъде използвана за захранване на нашите градове. Това би бил първият термоядрен реактор, способен да произвежда повече енергия, отколкото е необходима за работа. Ако успеем да изградим и експлоатираме термоядрени реактори, почти сигурно бихме могли да разрешим глобалната енергийна криза завинаги.
Трудно начало
Когато ядрата на два атома се сливат, те отделят невероятно количество енергия. Идеята зад термоядрения реактор е да се използва относително малко количество енергия, за да се освободи огромна такава. Това е и принципа на работа на слънцето и другите звезди. Именно за това те са толкова ярки и отделят толкова огромни количества топлина.
Пресъздаването на космоса в лаборатория е изключително сложна задача, но в основата си се свежда до намирането на правилните материали и измислянето на това, как да възпроизведем желаната реакция в нужните мащаби.
ITER може да промени всичко
Учените не очакват да започнат операции на площадката на ITER до 2025 г. Първоначалните тестове обаче започнаха през юни. Изследователите от EUROfusion ще задействат JET. Това е отделен експеримент, предназначен да прецизира нуждите от гориво и материали за експеримента ITER преди предстоящото му стартиране.
Основната разлика между JET и ITER е в мащаба. Всъщност, докато при JET на първо място е създаването на дизайн, ITER стана съществена част от експеримента именно чрез JET. Учените затвориха последния за период от няколко месеца, за да го преработят и включат в проекта ITER.
По този начин JET се явява доказателство за концепцията на ITER. Ако всичко върви добре, това ще помогне на изследователите да решат важни въпроси като използването на гориво и оптимизиране на реакцията.
Резултатът на ядрения синтез е нещо повече от просто отделяне на горивна смес. Условията за контролирано създаване са много по-трудни за постигане, отколкото да се направи бойна глава. Това обаче е по-скоро технически и инженерен проблем, отколкото загриженост за безопасността.
Теоретично реакторите за ядрен синтез са напълно безопасни. Видовете опасни радиационни или реакторни ситуации на разпадане, които могат да възникнат при делене, по същество са невъзможни при синтез.
Истинският проблем е, че трябва да се следват конкретни стъпки за производството на достатъчно енергия, за да бъде полезен. Нужен е контрол и за ограничаване на крайния продукт. Това е лесно, ако си представим синтез в мащаб едно към едно. Но дори съвременните суперкомпютри се борят да симулират синтез в мащаби, достатъчно големи, за да бъдат полезни.
Какво следва
След като JET стартира това лято, ще имаме възможността да се справим с някои от тези проблеми. През 2025 г. ITER ще започне десетгодишен сервизен цикъл, през който ще работи с водородни реакции при ниска мощност.
През това време учените ще наблюдават системата, като същевременно проучват мултидисциплинарен подход за решаване на различни инженерни проблеми, които възникват. В основата на тези усилия ще бъде създаването на системи за машинно обучение и модели за изкуствен интелект, способни да задвижат симулациите, необходими за мащабиране на термоядрените системи.
И за финал, през 2035 г., когато екипът на ITER ще разполага с достатъчно данни и информация, ще бъде сменен източника на водородно гориво в реактора с деутерий и тритий. Това са два атома, които подхождат много повече на целите на екипа. Ако всичко върви по план, бихме могли в рамките на няколко десетилетия да разменим световната енергийна криза за изобилие, произхождащо от термоядрен синтез.
