Fuzja jądrowa coraz skuteczniejsza
Naukowcy z National Ignition Facility udostępnili szczegóły odnośnie przełomowego eksperymentu z 2022 r., w którym fuzja jądrowa uzyskała nadwyżkę energetyczną. Badacze m.in. udoskonalili kapsułkę z paliwem, zwiększyli jej masę i wzmocnili lasery.
Jądrowa energia powstaje z użyciem laserów
.W grudniu 2022 r. działające w Kalifornii National Ignition Facility (NIF) ogłosiło przełom w pracach. Fuzja jądrowa – po raz pierwszy w reakcji prowadzonej w tym ośrodku uzyskała więcej energii, niż w nią włożono.
Trzeba podkreślić, że uzyskana nadwyżka uwzględnia energię, jaka dotarła do cylindra, a nie energię niezbędną do zasilania laserów, które zużywają jej setki megadżuli.
Pracujące w NIF urządzenie inicjuje fuzję, oddziałując 192 potężnymi laserami na złoty cylinder, zawierający 2-mm kulkę z 220 mikrogramami paliwa deuterowo-trytowego.
Pod wpływem działania laserów, w cylindrze powstaje silne promieniowanie rentgenowskie, które podgrzewa paliwo i powoduje jego implozję. Temperatura przekracza wtedy 150 mln stopni, a ciśnienie osiąga 600 mld atmosfer.
Fuzja jądrowa coraz skuteczniejsza
.System nie ma generować użytecznej energii, ale służy do podstawowych eksperymentów sprawdzających potencjalne możliwości wykorzystania fuzji jądrowej. Kluczem do sukcesu jest m.in. maksymalnie jednorodna i symetryczna budowa cylindra i kapsułki – niewielkie nawet odkształcenia w tym zakresie zmniejszają wydajność reakcji.
Mimo że przez ostatnie lata naukowcy z NIF szczególnie intensywnie pracowali nad udoskonaleniem wspomnianych elementów, nadal nie udało się wyeliminować wielu zaburzeń. Jednak – dzięki licznym usprawnieniom – w grudniu 2022 r. ośrodek ogłosił wspomniany sukces.
Teraz naukowcy opublikowali szereg prac, w których wyjaśniają jego podstawy. Udało im się po pierwsze uczynić implozję paliwa bardziej symetryczną, co wyraźnie zwiększyło wydajność reakcji. Kolejnym warunkiem powodzenia było zmniejszenie zanieczyszczenia paliwa węglem, który w niewielkich ilościach przenika ze ścianek kapsułki. O 7 proc. zwiększono przy tym całkowitą masę kapsułki. To wbrew pozorom skomplikowana operacja, ponieważ wiąże się z dużym ryzykiem zwiększenia wspomnianych szkodliwych nieregularności. Wpływ tych zaburzeń udało się jednocześnie zredukować dzięki dodatkowemu wzmocnieniu siły laserów.
„Ten ekscytujący postęp oznacza duży krok w kierunku stabilnego, niskoemisyjnego źródła energii” – napisał na łamach „Physics Magazine” (https://physics.aps.org/articles/v17/14) komentujący dokonanie, prof. Shinsuke Fujioka z Instytutu Inżynierii Laserowej w Osace.
Budowa elektrowni jądrowej to utworzenie tysięcy miejsc pracy
O znaczeniu energii atomowej dla gospodarki pisze Jacek PIŁATKOWSKI, który pracuje w Departamencie Energii Jądrowej Ministerstwa Energii.
Ekspert zaznacza, że budowa elektrowni jądrowej to utworzenie tysięcy miejsc pracy, także tych wysoko wyspecjalizowanych, o dużej wartości dodanej, które wymagają wysokich kompetencji, ale jednocześnie oferują wysokie zarobki. Inwestycja w energetyce daje zatrudnienie nie tylko załodze, ale także firmom współpracującym – w przemyśle, handlu i usługach, zwłaszcza na poziomie lokalnym. Przykład: terminal LNG w Świnoujściu, który był motorem rozwoju miasta w trakcie budowy, a po uruchomieniu zapewnia stabilne miejsca pracy i przychody budżetu gminy. Znany dziś gazoport był pierwszą tego typu inwestycją w naszym kraju i podobnie jak elektrownia jądrowa, wymagał wykształcenia specjalistów w zawodach, których dotąd w Polsce nie było.
„Byliśmy tego blisko. W latach 80. XX w. zaawansowana była budowa elektrowni jądrowej w Żarnowcu. Jednocześnie rozwijała się polska nukleonika. Uruchomione w Świerku pierwsze polskie reaktory doświadczalne były bazą eksperymentalną i szkoleniową dla programu jądrowego. Planowano uruchomić kolejne”- dodaje autor.
Tymczasem na świecie yechnologie jądrowe są ciągle udoskonalane. W tym roku uruchomiono pierwsze na świecie reaktory jądrowe najnowszej generacji III/III+ z pasywnymi systemami bezpieczeństwa, które wykorzystują zjawiska fizyczne i w sytuacjach awaryjnych przez wiele dni nie wymagają zasilania zewnętrznego. Trwają prace nad zaawansowanymi reaktorami IV generacji. Świat wykonuje jądrowy skok do przodu.
„Dziś Polska jest jedynym krajem z Grupy Wyszehradzkiej, który nie posiada elektrowni jądrowej. W V4 pracuje 14 bloków jądrowych, które wytwarzają 33% energii elektrycznej w Czechach, 50% na Węgrzech i 54% na Słowacji. Gdy polityka klimatyczna Unii Europejskiej wymaga redukcji udziału węgla w naszym miksie energetycznym, to energetyka jądrowa może nam dostarczyć stabilną energię, niezależną od pogody i bez emisji CO2” – pisze Jacek PIŁATKOWSKI.
Jego zdaniem w Polsce nastąpiła luka pokoleniowa i stopniowo tracimy kompetencje jądrowe, które posiadaliśmy. Potrzeba wyjątkowej mobilizacji, aby je odbudować, jednocześnie odpowiadając na nowe wyzwania w zmieniającym się sektorze jądrowym. Potrzebujemy odpowiednio przygotowanych kadr. Prowadzone są programy wymiany międzynarodowej, umożliwiające zagraniczne staże i zdobywanie doświadczenia w krajach rozwijających energetykę jądrową.
W tym celu 33 uczelnie publiczne w Polsce oferują (lub mają takie plany) kształcenie związane z energetyką jądrową i medycyną nuklearną, zarówno na poziomie magisterskim, jak i podyplomowym.
„W długiej perspektywie wdrożenie energetyki jądrowej to nie tylko inwestycja w rozwój polskiej myśli technicznej i gospodarkę opartą na wiedzy, ale także reindustrializacja kraju i stabilne miejsca pracy przy projekcie, którego realizacja – od budowy, przez eksploatację, do zamknięcia – potrwa nawet 100 lat” – przypomina autor.
