Patrząc w przyszłość

Zasada jest prosta i obowiązuje wszędzie: jeżeli za dużo zużywamy, a za mało produkujemy, w końcu zabraknie. Czy zabraknie nam prądu? ITER to pierwszy krok, by tak się nie stało.

W przypadku energii ta zasada jest nieco bardziej skomplikowana. Na Ziemi nie brakuje sposobów jej pozyskania. Kłopot w tym, że niektóre są niemal samobójcze. Spalanie paliw kopalnych zanieczyszcza atmosferę. Gdy więcej zużywamy, więcej musielibyśmy spalać, czyli bardziej zanieczyszczać. Dobrze mieć świadomość, że i to błędne koło ma swoje ograniczenia. Bo już dzisiaj w wielu miejscach (np. w Polsce) wydobycie węgla jest coraz trudniejsze, a więc i droższe. A to dlatego, że trzeba go wydobywać z coraz większej głębokości.

Alternatywa

Są oczywiście zielone źródła energii. Coraz tańsze, coraz wydajniejsze, ale też niepozbawione wad. Można sobie wyobrazić zasilanie zieloną energią domku, a nawet osiedla. Trudno jednak w ten sposób zasilać całą aglomerację, fabryki czy sieć kolejową. Zwłaszcza że źródła zielone są dość… kapryśne.

Kapryśny nie jest atom. Reaktory jądrowe produkują bardzo dużo prądu. Nie zanieczyszczają atmosfery, ale są drogie w budowie i zostawiają po sobie wypalone radioaktywne paliwo. Nie stanowi ono zagrożenia (chociaż wzbudza lęk), ale jego zabezpieczenie kosztuje. Tak jak uprzątnięcie terenu po elektrowni, która przestaje działać.

Mimo tych wad energetyka jądrowa jest najlepszym sposobem produkcji dużych ilości prądu, ale jej ograniczenia są znane. I pewnie z powodu tych zasygnalizowanych problemów (i tych, na które zabrakło tutaj miejsca) inżynierowie szukają sposobu połączenia trzech cech, które na razie były rozłączne. Szukają źródła przewidywalnego, ekologicznego i możliwego do przyjęcia z ekonomicznego punktu widzenia. Ta ostatnia cecha wiąże się także z dostępnością paliwa.

Czy takie źródło energii już znaleziono? Na tym etapie nie da się udzielić jednoznacznej odpowiedzi, ale wiele wskazuje na to, że jesteśmy bardzo blisko. Pod koniec lipca na południu Francji, w ośrodku Cadarache, został zainaugurowany ostatni, najważniejszy etap budowy największego na świecie reaktora termojądrowego ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Kilka tygodni wcześniej zakończono budowę największej na świecie komory próżniowej, w której zostanie zainstalowana komora nowego typu reaktora. Już niedługo będzie w niej produkowana energia w reakcji fuzji jądrowej. Reaktor ITER ma ruszyć za kilka lat i stanowić ostatni krok przed budową reaktorów fuzyjnych w wersji komercyjnej. Takich, które będą mogły produkować energię wpuszczaną do energetycznej sieci. To będzie prawdziwa rewolucja. Zamiast pozyskiwać energię słoneczną przez panele fotowoltaiczne, będziemy ją produkować w „Słońcu” funkcjonującym na Ziemi.

Jak to działa?

Patrząc w przyszłość  

Wyjątkowość tego rozwiązania polega na tym, że paliwem dla reaktora są atomy wodoru, a produktem finalnym – oprócz energii – jest hel, gaz, który można po prostu wypuszczać do atmosfery. Fuzja jądrowa to reakcja, w której małe atomy w ekstremalnie wysokiej temperaturze łączą się w większe. Ten proces zachodzi nie tylko na (a właściwie „w”) Słońcu. To jemu swój blask zawdzięczają wszystkie gwiazdy we wszechświecie.

Łączenie (sklejanie) jąder lekkich pierwiastków w cięższe brzmi bardzo prosto, ale wcale nie jest łatwe do przeprowadzenia. Jądra atomowe mają ładunek elektryczny dodatni, a to oznacza, że się nawzajem odpychają (tym mocniej, im są bliżej). Tylko siłą można je zmusić do połączenia się. We wnętrzu Słońca temperatura osiąga wartość ok. 15 mln stopni i ciśnienie 100 tys. atmosfer. Na Ziemi nie jesteśmy w stanie stworzyć takich warunków. Szczególnie tak wysokiego ciśnienia. W urządzeniach, w których bada się reakcje syntezy jądrowej – zwanych tokamakami – panuje znacznie mniejsze ciśnienie, ale za to znacznie wyższa temperatura. Tak niewyobrażalnie wysoką temperaturę uzyskuje się dzięki plazmie. W centralnej części urządzenia znajduje się potężny transformator, wokół którego „owinięta” jest komora wypełniona gazem. Pole elektryczne pochodzące z transformatora powoduje powstanie prądu elektrycznego w zjonizowanym gazie. W wyniku tego w pierścieniu następują wyładowania elektryczne. Efektem tych wyładowań jest z kolei jego ogrzanie. Cały proces trwa tak długo, aż wytworzy się w pierścieniu gorąca plazma. I to tam właśnie dochodzi do sklejania się jąder atomów wodoru w cięższe jądra helu. W czasie tego procesu część masy jąder wodoru zamieniana jest w energię (E = mc2). Tak wytworzoną energię należy teraz zamienić na energię elektryczną. To nie jest proces łatwy, ale wykonalny. A to oznacza, że mamy w praktyce nieograniczone źródło czystej energii.

Reaktor mógłby być napędzany wodorem pobieranym z wody morskiej. Dokładne szacunki mówią, że wodór odzyskany z jednego litra wody dałby tyle energii co spalenie około 300 litrów benzyny. Robi to wrażenie, choć trzeba mieć świadomość, że opisany proces był dotychczas testowany w urządzeniach naukowych i w skali modelowej. ITER jest pierwszym tak dużym urządzeniem, które może być wstępem do komercyjnej produkcji prądu. Urządzenia tego typu konstruowane dotychczas były dużo mniejsze i zużywały więcej energii, niż produkowały. Ich celem nie była produkcja energii, tylko badania naukowe. Z ITER ma być inaczej.

«« | « | 1 | 2 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Pobieranie.. Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Wiara_wesprzyj_750x300_2019.jpg