Saulės ir vėjo energija – mūsų ateitis?
At­si­nau­ji­nan­tys ener­gi­jos šal­ti­niai, to­kie kaip sau­lės ir vė­jo ener­gi­ja, su­da­ro ne­ma­žą vis di­dė­jan­čios pa­sau­lio elek­tros ener­gi­jos da­lį.

Tai neturėtų stebinti, juk susirūpinimą kelia anglies dioksido išmetimai iš iškastinį kurą deginančių elektrinių ir jų žalingas poveikis klimatui. Žmonija yra priversta ieškoti alternatyvų.

Branduolinė energetika turi keletą privalumų, lyginant su atsinaujinančiais energijos šaltiniais, įskaitant galimybę gaminti elektros energiją nepriklausomai šviečia saulė ar ne, yra vėjo ar nėra. Tačiau šiandieninėje branduolinėje energetikoje naudojama branduolių skaldymo technologija ne tik skaldo retus metalus, bet ir sukuria radioaktyviųjų atliekų problemą. Kuri, kaip parodė keletas nelaimingų istorijų – „Three Mile Island“, Černobylis ir Fukušima – yra sunkiai kontroliuoja.

Kita branduolinės energetikos forma yra žinoma kaip branduolių sintezė. Šiuo būdu jungiami pigūs ir gausūs vandenilio atomai, kurie iš esmės gali sukurti neribotą energijos kiekį be radioaktyvių atliekų. Iš principo Saulė yra didžiulis sintezės reaktorius, ir nors mokslininkai bei inžinieriai jau dešimtmečius bando tokį principą pritaikyti Žemėje, jiems tai sunkiai sekdavosi padaryti. Iš tiesų net juokaujama, jog vis sakoma, kad sintezės energetika jau tikrai bus po 50 metų, tačiau tokios kalbos vyksta kiekvienais metais. Tačiau, atrodo, kad šįkart komercinė branduolio sintezė jau taps realybe net anksčiau nei už 50 metų.

Viena iš didžiausių kontroliuojamos branduolio sintezės vilčių yra milžiniškas ITER reaktorius, esantis Kadaraše, pietryčių Prancūzijoje. „Pasiekta rimta pažanga, kuri leidžia teigi, kad ITER rektorius galėtų pradėti veikti jau 2035–2040 metais“, – teigia dr. William Madia, buvusi Nacionalinės laboratorijos „Oak Ridge“ direktorė, kuri atliko nepriklausomą ITER projekto peržiūrą 2013 metais. ITER reaktoriaus statyba – „spurgos“ formos vakuuminė kamera, apimanti daugiau kaip 60 pėdų (18,29 m.), kitaip dar žinoma kaip „tokamakas“ – pasiekė pusiaukėlę.

Akivaizdu, kad kol ITER reaktorius bus pradėtas eksploatuoti praeis dešimtmečiai. Tai atspindi su kokiais didžiuliais inžineriniais iššūkiais tenka susidurti branduolių sintezės tyrėjams. Tai apima ir tokį dalyką kaip reaktorių sienos, kurios turi atlaikyti intensyvų sintezės metu išskiriamą šilumos kiekį – apie 150 milijonų laipsnių Celsijaus arba 10 kartų karščiau nei Saulės šerdyje. Dar reikia sukurti superlaidžias medžiagas, kurios galėtų generuoti galingus magnetinius laukus, reikalingus išlaikyti stabilią sintezės rekaciją.

ITER projektas užsitikrinęs tarptautinę paramą ir jo biudžetas siekia 14 milijardų dolerių. Tačiau tai nėra vienintelis perspektyvus pavyzdys ilgame kelyje link komercinės branduolių sintezės technologijos įgyvendinimo.

Keletas mažesnių branduolių sintezės projektų, įskaitant vystomus komercinius reaktorius, kaip kad „Lockheed Martin“ JAV, „General Fusion“ Kanadoje ir „Tokamak Energy“ JK, siekia tiekti sintezės būdu pagamintą energiją į elektros tinklus anksčiau nei pradės dirbti ITER.

Dr. David‘as Kingham‘as, „Tokamak Energy“ įkūrėjas teigia, kad „mūsų tikslas yra iki 2030 metų pradėti komercinę veiklą ir tiekti elektros energiją visiems JK gyventojams“.

pixabay.com nuotrauka

„Lockheed Martin“ legendinis „Skunk Works“ inžinerinis padalinys kuria kompaktišką sintezės reaktorių, kuriame bus naudojami cilindriniai magnetiniai laukai siekiant kontroliuoti sintezės rekaciją. Tai visai kitoks sprendimas nei „spurgos“ formos ITER rekatorius.

Bendrovė numačiusi savo branduolių sintezės reaktoriais pakeisti tuos, kurie šiuo metu yra kariniuose laivuose bei povandeniniuose laivuose. Tokie reaktoriai būtų lengvai sudedai į sunkvežimius ir vežami ten, kur jų reikia. Tokie kompaktiški sintezės reaktoriai, kurie tilptų sukvežimio priekaboje, siektų 100 MW galią ir galėtų pagaminti pakankamai energijos 100 000 žmonių.

Kitas branduolių sintezės reaktoriaus projektas vystomas Vokietijoje. Tai „Wendelstein 7-X“, kuriame naudojama alternatyvi ITER „tokamako“ rektoriui technologija – „stelaratorius“. Kaip ir ITER, Vokietijos reaktoriaus projektą remia tarptautinis konsorciumas ir šis rekatorius daugiausiai skirtas moksliniams eksperimentams.

Kuris iš šių projektų pirmasis įvaldys branduolių sintezę dar nėra aišku. Tačiau ekspertai tikisi, kad branduolių sintezės energetika vieną dieną nustums užmarštin iškastinio kuro ir branduolių dalijimosi reaktorių technologijas bei ženkliai prisidės prie daugybės aplinkosaugos problemų sprendimų.

Ir galime akivaizdžiai suvokti, kad likę iššūkiai yra tik pažangios inžinerijos klausimas. Dr. William Madia: „Mes žinome, kad šis mokslas (branduolių sintezė aut. past.) yra visiškai tikras, nes galime matyti kaip tai kasdien vyksta Saulėje“.