Pin1WhatsAppRedditUlashishElektron pochtaTvitlash1 ta ulashish
Insoniyat uzoq vaqtdan beri yadroviy sintez energiyasi orzusini amalga oshirib kelmoqda. Biz bir necha o'n yillar oldin yadroviy parchalanishni o'zlashtirdik va o'shandan beri yadroviy energiya bizga yaxshi xizmat qilib kelmoqda, faqat uning dahshatli obro'sidan tashqari. Chernobil va Fukushimadagi kabi yadroviy energiya muvaffaqiyatsizlikka uchraganda, oqibatlari juda jiddiy bo'ladi.
Katta avariyalarga qaramay, yadro energiyasi aslida quyosh va shamol bilan bir qatorda mavjud bo'lgan eng xavfsiz energiya manbalaridan biridir. Yadro energiyasi ko'mirga qaraganda 99,91% kamroq o'limga olib keladi. Neft va gaz deyarli ko'mir kabi xavflidir. Yadro energiyasi, ayniqsa zamonaviy yadro energiyasi, boshqa har qanday energiya manbalariga qaraganda ancha samaraliroq.
Zamonaviy atom energiyasi chiqindilarni hosil qilish nuqtai nazaridan ham juda samarali hisoblanadi. Chiqindilarning katta qismi qayta ishlanishi mumkin va atom elektr stansiyalari yiliga atigi 3 kubometr chiqindi ishlab chiqaradi. Taqqoslash uchun, ko'mir bilan ishlaydigan elektr stansiyasi shu davrda 300 000 tonna kul va olti million tonna CO2 ishlab chiqaradi.
Bularning barchasi yadro energiyasini juda jozibali qiladi. Endi bo'linish o'rniga sintez energiyasidan foydalanishni tasavvur qiling. Bo'linish energiyasidan to'rt baravar ko'p va yagona chiqindi mahsulot geliy bo'lib, u radioaktiv emas. Ko'mir energiyasidan to'rt million baravar ko'p.
Siz yadroviy sintez cheksiz energiya deb ta'riflanganini eshitgan bo'lishingiz mumkin. Bu haqiqatdan uzoq emas, u bilan bog'liq potentsial xarajatlar bundan mustasno. Ammo agar biz bu to'siqlarni yengib o'tsak, yadroviy sintezni o'zlashtira olsak, dunyoni abadiy o'zgartiramiz. Lekin bizda hali bunga ega emas.
Termoyadroviy reaktorlarni loyihalash 1939-yilda boshlangan, ammo sezilarli yutuqlarga erishilmagani aniq. Biz afzalliklari va ilmiy asoslarini tushunamiz, ammo amaliy qo'llanilishi hali amalga oshirilmagan. Biz hatto termoyadroviy reaksiyalarni ham yaratishimiz mumkin, ammo ularni saqlab qolish va ulardan foydalanishga hali qodir emasmiz. Xo'sh, bu qachondir sodir bo'ladimi? Ko'ramiz!
Fusion nima?
Yerda hosil bo'lishi qanchalik qiyin bo'lmasin, sintez energiyasi butunlay real va ishonarli. Bu Quyoshni quvvatlantiradigan narsa. Quyoshning yuqori bosimi va harorati vodorod atomlarini birlashtirishi va qo'shimcha mahsulot sifatida geliy hosil qilishi mumkin. Bu reaksiyada ajralib chiqadigan energiya Quyoshni biz har kuni osmonda ko'radigan ulkan, yonib turgan plazma shariga aylantiradi.
Zamonaviy yadroviy reaktorlar va yadroviy qurollarda sodir bo'ladigan atom bo'linishi atomning parchalanishidir, sintez emas. Ikkala holatda ham ajoyib energiya ajralib chiqadi, chunki hosil bo'lgan yadroning massasi reaksiyaga kirishuvchi yadrolarning massasidan kichikroq.
Quyosh bir kuni omon qolish uchun zarur bo'lgan yoqilg'i tugaganda o'chadi, ammo hozirda unda yana besh milliard yilga yetadigan vodorod bor, shuning uchun bu yaqin orada biz uchun katta muammo bo'lmaydi.
Yer yuzida yadro sintezi ishlashi uchun bizga sarflaganimizdan ko'ra ko'proq energiya beradigan reaksiya kerak. Muammo shundaki. Yadro sintezi reaksiyasini boshlash juda ko'p energiya talab qiladi. Bu zaryadlangan zarrachalar bilan to'ldirilgan juda issiq gaz bo'lgan plazma yaratishni talab qiladi. Hozirgacha yadro sintezini keltirib chiqarishga urinishlarimizning deyarli barchasi plazma hosil qilish uchun zarur bo'lgan bosim va haroratni yaratish uchun keyingi kichik yadro sintezi reaksiyasida hosil qila oladiganimizdan ko'ra ko'proq energiya talab qildi. Esingizda bo'lsin, Quyosh Yerdan 333 000 marta katta, shuning uchun u yerdagi bosim va harorat (27 million darajaga yetadi) ancha past.
Termoyadro generatorini yaratish ham mumkinmi?
Yerda yadroviy sintez mumkin, ammo bu qiyin. Quyoshdagi bosim 24,7 million gigapaskalni tashkil qiladi. Taqqoslash uchun, olimlar bir vaqtlar laboratoriyada 770 gigapaskal bosim yaratib, xalqaro miqyosda shov-shuvga sabab bo'lishgan. Bu yadroviy sintezni Quyoshdagi kabi oson ishlashiga asosiy to'siqdir. Biz hatto bir xil bosimni yaratishga yaqinlasha olmaymiz. Bu biz haroratni ko'tarishimiz kerakligini anglatadi, ammo bu reaksiyani buzadigan ancha ko'p energiya talab qiladi. Agar yadroviy sintezni yaratish uchun zarur bo'lgan energiya kerakli natijani berish uchun yetarli bo'lmasa, unda u foydasiz.
Quyosh 27 million darajagacha harorat hosil qilishi mumkinligini aytganimizni eslaysizmi? Bu ajoyib eshitiladi, toki laboratoriyalarda termoyadroviy sintezni yaratish uchun nima qilishimiz kerakligini eshitmaguningizcha. Yerda bosimning yo'qligini qoplash uchun lazerlardan foydalanib, biz plazmani 100 million darajaga qizdiramiz.
Bu jarayon ishlaydi va biz laboratoriyada yadroviy sintezdan ko'p marta muvaffaqiyatli foydalanganmiz. Muammo shundaki, 100 million daraja haroratga erishish uchun yadroviy sintez ishlab chiqarishi mumkin bo'lganidan ko'proq energiya talab qilinadi. Shuningdek, yadroviy sintez amalga oshiriladigan darajaga yetgandan so'ng, dastlab juda qimmatga tushishini aytish mumkin. Bu cheksiz energiya resurslari orzusiga jiddiy to'siq yaratadi.
Hozirda butun dunyo bo'ylab 20 ga yaqin termoyadroviy reaktor ishlab chiqarilganidan ko'proq energiya talab qilmaydigan barqaror termoyadroviy reaksiya yaratish ustida ishlamoqda. 2022-yilda olimlar bunga birinchi marta erishdilar. Ular bitta yoqilg'i kapsulasiga yo'naltirilgan 200 ta lazerni quvvatlantirish uchun ikki megajoul energiyadan foydalanishdi. Termoyadroviy reaksiya boshlandi va 3,15 megajoul energiya ishlab chiqardi. Bu kichik, ammo muvaffaqiyatli reaksiya. U yana uch marta takrorlandi, bir marta 3,88 megajoul ishlab chiqarildi, bu esa bu tasodif emasligini isbotladi.
Shuningdek, 2022-yilda Xitoydagi laboratoriya eng uzoq davom etadigan reaksiya rekordini yangiladi va 126 million daraja Selsiy haroratida 17 daqiqa davom etgan reaksiyaga erishdi. Keyinchalik, Buyuk Britaniyadagi laboratoriya avvalgi rekordni ikki baravar oshirib, 59 megajoul barqaror energiya ishlab chiqardi. 2024-yilda 69 megajoul ishlab chiqarildi. Amalda, bu ko'p emas, atigi to'rtta issiq vanna uchun yetarli. 2030-yilga kelib ishlaydigan termoyadroviy generatorlarni yaratish bo'yicha bir nechta rejalar mavjud.
Buning amalga oshishi uchun ishlab chiqarish ko'lamini sezilarli darajada oshirish kerak. Shaharlarni elektr energiyasi bilan ta'minlash ancha ko'proq energiya ishlab chiqarishni talab qiladi. Ammo istiqbollar mavjud va bu tez orada amalga oshishi kutilmoqda.
Nima uchun biz buni bunchalik xohlaymiz?
Yadro sintezi cheksiz energiya manbai deb atalishi ajablanarli emas. U koinotdagi eng ko'p uchraydigan element bo'lgan vodorodda ishlaydi.
Aytaylik, bizda barqaror va ishonchli bo'lgan va yuqori samarali termoyadroviy energiya ishlab chiqaradigan bir turdagi termoyadroviy reaktor mavjud. Bir gallon dengiz suvi 300 gallon benzinga teng energiya ishlab chiqarish uchun yetarli bo'lar edi. Iflos tutun chiqaradigan ko'mirga yoki radiatsiya chiqaradigan uranga ehtiyoj qolmaydi. Faqat toza, arzon yoqilg'i va xavfli qo'shimcha mahsulotlar yo'q.
Quyosh va shamol energiyasi ham toza energiya ishlab chiqarish bilan maqtanadi, ammo ular yadroviy sintez miqyosida ishlay olmaydi. Shamol va quyosh energiyasi quyosh panellari va shamol tegirmonlari kabi ancha ko'proq infratuzilmani talab qiladi. Quyosh va shamol energiyasi ham ob-havoga bog'liq, yadroviy sintezda esa bunday emas.
Termoyadroviy energiyadan foydalanishning asosiy afzalligi uning iqlimga ta'siridir. Termoyadroviy energiya zamonaviy energiya manbalari, xususan, qazilma yoqilg'ilar keltirib chiqaradigan atrof-muhit ifloslanishini samarali ravishda yo'q qiladi. Biz ko'plab xavfli chiqindilar ishlab chiqarilishini bartaraf etishimiz mumkin. Iqlim inqirozi termoyadroviy energiya yordamida hal qilinishi mumkin. Termoyadroviy energiyaga sarmoya kiritayotgan kompaniyalar 2050-yilga kelib uglerod chiqindilarining nolga teng bo'lishiga erishishimiz mumkinligini taxmin qilmoqdalar.
Yadro sintezi har qanday mavjud energiya ishlab chiqarish usuliga qaraganda ancha samaraliroq ekanligi ham katta afzallik hisoblanadi. Energiya ishlab chiqarish ko'mir bilan ishlaydigan elektr stantsiyasiga qaraganda to'rt million marta samaraliroq, bu esa hatto ko'mirdan foydalanishni ham amaliy jihatdan imkonsiz qiladi.
Yadro bo'linishi energiyasi hozirda mavjud bo'lgan eng yaxshi variant bo'lsa-da, sintez nafaqat energiya ishlab chiqarish, balki xavfsizlik nuqtai nazaridan ham ancha ustundir. Bugungi kunda atom elektr stantsiyalarining eng katta kamchiliklari avariyalar xavfi va chiqindilar muammosidir. Termoyadroviy reaktorlar bu ikkala muammoni ham bartaraf etadi. Xavfli chiqindilar yo'q va zavodda avariyalar mumkin emas.
Termoyadroviy elektr stansiyalari nihoyatda oz miqdorda yoqilg'i sarflaydi; ishlatiladigan deuteriy yoki tritiy miqdori pochta markasining kattaligiga teng. Agar biror narsa yuz bersa, reaksiya nazoratdan chiqmaydi va yadro erishiga olib kelmaydi; u shunchaki o'zini yondirib, to'xtaydi.
Yana bir muhim jihat: bu reaktorlar vodoroddan foydalanganligi sababli, geosiyosiy keskinliklarning katta qismini kamaytirish mumkin edi. Tasavvur qiling-a, agar neft uchun urushlar endi hech kimga kerak bo'lmagani uchun olib borilmagan bo'lsa. Global miqyosda yangi dinamikaning paydo bo'lishi ehtimoli juda real. Shu bilan birga, dunyoning turli mintaqalariga potentsial iqtisodiy ta'sirni e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi.
Termoyadro energiyasining xavfi nimada?
Bu hech qanday xavf tug'dirmasa-da, sintez energiyasining rivojlanishining dastlabki bosqichlarida uning potentsial salbiy tomoni, ehtimol, qimmatga tushadi. Har qanday yangi narsa qimmatga tushadi, xoh u yangi mashina, xoh yangi o'yin konsoli yoki yangi energiya manbai bo'lsin. An'anaviy energiya manbalari shunchaki arzonlashadi. Shuning uchun biz hali ham ko'mir va benzin yoqamiz va atom elektr stantsiyalaridan foydalanamiz. Infratuzilma mavjud, energiya ishlab chiqarish usuli tushunish oson va iste'molchilar buning uchun ma'lum bir narx to'lashga odatlangan.
Yadro sintezi narxi 2020-yil narxlarida MVt/soat uchun taxminan 80-100 dollarni tashkil qilishi prognoz qilinmoqda. Biroq, realistikroq stsenariy shundaki, xarajatlar sezilarli darajada yuqori bo'ladi, MVt/soat uchun 150 dollargacha. Bu ko'rsatkich inflyatsiya oshishi bilan oshadi. Biroq, bu faqat yadro sintezi odatiy holga aylangan dunyoda realdir. Dastlab, Prinston tadqiqotchilari yadro sintezi uchun kapital xarajatlar kVt/soat uchun 7000 dollarga yetishi mumkinligini prognoz qilishgan.
2021-yilda AQSh Energetika vazirligi termoyadroviy energiyani o'rganish va ishlab chiqarish uchun tokamaklar qurayotgan ITER xalqaro termoyadroviy tadqiqot loyihasi allaqachon 65 milliard dollarga tushganini taxmin qildi. Dastlabki byudjet 5 milliard dollarga rejalashtirilgan edi. Boshqacha qilib aytganda, hali hech kim termoyadroviyning aniq narxini bilmaydi, ammo u biz o'ylaganimizdan ham yuqori bo'lishi mumkin.
Amaliy xavflar nuqtai nazaridan, termoyadroviy reaktorlar keng tarqalgan fikrga ko'ra ishlamasligi mumkin. Quyosh vodorodni termoyadroviy qiladi, ammo Yerda biz vodorodning izotoplari bo'lgan deyteriy va tritiydan foydalanishni ko'rib chiqmoqdamiz, chunki ular vodorodga qaraganda ko'proq reaktivdir. Tritiy tabiatda uchramaydi. U radioaktiv va parchalanishning qo'shimcha mahsulotidir. Termoyadroviy reaksiya oxir-oqibat o'zining tritiyini hosil qilishi mumkin, ammo uni avval ko'p miqdorda yetkazib berish kerak. Bir grammning narxi taxminan 30 000 dollarni tashkil qiladi.
Ushbu izotoplardan foydalangan holda sintez qilish radioaktiv bo'lgan va qurol darajasidagi plutoniy ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan neytron oqimlarini hosil qiladi. Shuning uchun, "nol chiqindi" afzalligi Yerda sintezni qanday o'tkazishimizga nisbatan texnik jihatdan noto'g'ri. Biroq, tarafdorlar tritiyning yarim yemirilish davri juda qisqa ekanligini va sintez zavodlarida faqat juda oz miqdorda talab qilinishini ta'kidlaydilar. Bu hali ham nisbiy xavfsizlikni ta'minlashi mumkin. Neytron oqimlariga kelsak, ulardan himoya qilish va himoya qilish uchun yechim hali aniqlanmagan, ammo bu mumkin.
Yana bir kamchilik, energiya masalasiga qaytadigan bo'lsak, sof energiya ortishi haqidagi da'vo biroz noaniq bo'lishi mumkin. 2022-yilgi termoyadroviy kashfiyot hisobotida laboratoriya lazerlarni yoqishdan oldin ularni zaryadlash uchun 300 megajoul energiya sarflagani va natijada uch megajoul termoyadroviy energiya hosil qilgani haqida so'z yuritilmagan. Ular faqat haqiqiy otish paytida chiqarilgan energiyaga e'tibor qaratishgan, bu esa ishlab chiqarilgan energiyadan kamroq edi.
Dunyo qutqaruvchisining roliga kelsak, o'z vaqtida bajarilishi masalasi ham bor. Agar biz dunyoni iqlim inqirozidan qutqarmoqchi bo'lsak, BMT 2050-yilga kelib butun dunyo bo'ylab uglerod neytralligiga erishishimiz kerakligini aytmoqda. Kompaniyalarning va'dalariga qaramay, yadroviy sintezni shu qadar tez kengaytirish mumkin emasdek tuyuladi. Bu uni ishlab chiqmaslik kerak degani emas, lekin uni hal qilish uchun juda kech bo'ladigan muammoni hal qiladi deb da'vo qilish xiyonatdir.
Shuni ham ta'kidlash kerakki, termoyadroviy generator ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan quvvat haqidagi ma'lumotlar ko'pincha noaniq til bilan yashiriladi. Fransiyadagi ITER inshootining atigi 50 megavatt energiya sarfi bilan 500 megavatt energiya ishlab chiqarishga qodirligi da'vo qilinmoqda. Bu yaxshi murosaga o'xshaydi, ammo 500 megavatt elektr energiyasi emas, balki neytronlar va alfa zarrachalar ko'rinishidagi termoyadroviy energiyadir. Va 50 megavatt iste'mol qilinadigan elektr energiyasi emas, balki faqat issiqlik energiyasidir. Ob'ekt ancha ko'proq elektr energiyasini, taxminan 300-400 megavattni iste'mol qiladi. Shuning uchun, da'vo qilingan samaradorlikka hali erishilmagan va PR va marketing haqiqatni buzib ko'rsatadi.
Quyosh va kosmosdagi boshqa yulduzlar, shubhasiz, sintez energiyasi ajoyib energiya manbai ekanligini isbotlaydi. Insoniyat uni qachondir muvaffaqiyatli qo'lga kiritadimi yoki yo'qmi, va uni sarflangan vaqt va kuchni oqlaydigan tarzda qo'llaydimi, buni biz kamida bir necha yil davomida bilmaymiz.
Sizni qiziqtirishi mumkin bo'lgan boshqa maqolalar