Potencjalne źródło nowej energii

Warszawski Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy pracuje nad wywołaniem syntezy termojadrowej, reakcji mającej miejsce w Słońcu lub w bombie wodorowej. Rozwiązanie to jest potencjalnym nowym źródłem energii.

Warszawskim uczonym ma pomóc w badaniach modernizacja laboratorium i zakup dodatkowego sprzętu. Instytut uzyskał na ten cel 3,6 mln zł z mazowieckiego regionalnego programu operacyjnego. Nowa aparatura może trafić do instytutu w pierwszym kwartale przyszłego roku.

Plazma, zjonizowana materia rozgrzewa się tak bardzo, że elektrony oddzielają się od atomów, pozostawiając swobodne jony, czyli jądra atomowe. Jeśli temperatura jeszcze wzrośnie, może dojść do połączenia jąder, czyli syntezy termojądrowej. Wtedy z jąder lekkiego pierwiastka powstaje jądro cięższego i wydziela się energia.

Efektywnie działającym termojądrowym reaktorem energetycznym jest Słońce, w którym dochodzi do syntezy jąder wodoru, z których powstaje hel. Wydzielająca się w tym procesie energia dociera do Ziemi w postaci światła. Taką reakcję wykorzystano do budowy bomby termojądrowej, teraz ludzkość pracuje nad wykorzystaniem tych reakcji do produkowania elektryczności.

Jedną z możliwości uzyskania energii termojądrowej jest technika, wykorzystywana w programie ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), którego celem jest zbadanie możliwości produkowania na wielką skalę energii z kontrolowanej fuzji jądrowej. Jest to rodzaj transformatora, w którym plazma jest podgrzewana prądem, falami elektromagnetycznymi i strumieniami cząstek. Uzyskuje się tam bardzo wysoką temperaturę, w której zachodzą reakcje termojądrowe. Na razie działa to w małej skali, ale planowany reaktor doświadczalny ma wytwarzać więcej energii, niż zostanie włożone do wywołania reakcji – poinformował zastępca dyrektora instytutu ds. naukowych prof. Jerzy Wołowski.

Warszawscy badacze bardziej zainteresowani są jednak drugim sposobem przeprowadzania reakcji termojądrowych - tzw. laserową syntezą. Odpowiednio skupiony promień lasera jest w stanie podgrzać materię do milionów stopni i wywołać w powstałej w ten sposób plazmie syntezę jąder.

Działają już dwie takie instalacje, jedna w Stanach Zjednoczonych, a druga we Francji. Są to programy w 80 proc. militarne. Przeprowadzane reakcje symuluje się za pomocą laserów. Sferycznie oświetla się laserami maleńką kapsułkę, w której zamknięte są izotopy wodoru. Tam uzyskuje się reakcję termojądrową, taką jak w bombie, ale w mikroskali. Uczeni znaleźli też sposób na to by obniżyć koszty całej procedury i nie oświetlać wodoru wieloma laserami z różnych stron, ale "podpalać" celnie wymierzonym pojedynczym promieniem.

Uczeni starają się sprawdzić czy podpalanie laserami plazmy można wykorzystać do produkcji energii. Powstał międzynarodowy zespół badawczy o nazwie High Power laser Energy Research (HiPER) i trwa projektowanie prototypowej instalacji, która ma powstać w Europie do 2030 r.

(mm)