Mokslo ir technologijų pasaulis

Stebuklai vysta Auksaplaukės zonoje.

NASA žengė mažus, bet daug žadančius žingsnius link gardele sulaikomos branduolinės sintezės.

• Magnetinei sintezei reikia didžiulio karščio ir ji kol kas energijos gamybai neapsimoka.
• Deuteris įspaudžiamas į visas metalo struktūros tuščias erdves.

NASA atliko mažo masto branduolinę sintezę, pasinaudodami vadinamuoju gardelės sulaikymo sintezės fenomenu, vykstančiu siauruose kanaluose tarp atomų. Šioje reakcijoje įprastas branduolinės sintezės kuras, deuteris, įspraudžiamas „tuščioje“ kieto metalo erdvėje tarp atomų. To rezultatas – Auksaplaukės efektas, kai niekas nėra nei smarkiai šaldoma, nei smarkiai kaitinama, tačiau atomai įgyja sintezės lygio energiją.

„Gardelės sulaikymas“ skamba sudėtingai, tačiau tai tėra mechanizmas — tarkime, tokamakuose ir stelaratoriuose naudojamas „magnetinis sulaikymas“. Tai yra būdai, kuriais mokslininkai planuoja išskirti fantastišką sintezės metu išsiskiriančią energiją.

Tradiciniuose magnetiniuose sintezės reakcijose natūrali atomų branduolių stūma įveikiama ir plazma išlaikoma didžiuliu karščiu ir magnetiniu lauku. Dar kitas būdas – „inercinis sulaikymas“, kai „kuras suspaudžiamas labai stipriai, bet tik trumpam, nanosekundėmis matuojamam laikui, kol vyksta sintezės reakcija, “ aiškina NASA.

Tuo tarpu gardelė nėra nei šalta, nei karšta:

„Naujuoju metodu, sąlygos sintezei sudaromos laisvose metalo gardelės vietose, normalioje temperatūroje. Nors deuterio prisotinta metalo gardelė ir kambario temperatūros, naujasis metodas metalo gardelėje sukuriama energetinė aplinka, kur atskiri atomai įgyja sintezei reikiamą kinetinę energiją.“

Toks kuras taip pat yra ir gerokai tankesnis, kadangi taip inicijuojama reakcija. „Toks metalas, kaip erbis yra „įsotinamas deuterio atomais – deuteronais, – kur jie supakuojami milijardą kartų tankiau, nei magnetinį sulaikymą naudojančiuose tokamako tipo sintezės reaktoriuose. Naudojant naująjį metodą, neutronų šaltinis deuteronus „kaitina“, tai yra, suteikia jiems pakankamą energiją, kad susidūrus su gretimu deuteronu, įvyktų D-D sintezės reakcija.“

Kadangi atomai taip tankiai supakuoti kito elemento gardelės viduje, sintezei užtenka gerokai mažesnės energijos. Pagelbsti ir pati gardelė, veikianti kaip filtras, per kurį skverbiasi dalelės ir dar labiau suartėja tarpusavyje. Tačiau atskirų atomų susiliejimo išskiriama energija nė iš tolo neprimena tikrų, komercinio masto branduolinės sintezės išskiriamų energijų.

Bet tai yra svarbus pirmasis žingsnis, siūlantis alternatyvą įspūdingo dydžio vykdomiems tokamakų ir stelaratorių projektams. Net mažiausiuose magnetinio sulaikymo sintezės reaktoriuose reikia žvaigždinio masto temperatūrų, kas kelia logistines problemas. Visada bus situacijų, kur tokių įrenginių nebus galimas įrengti ar aptarnauti, net jei mokslininkai galiausiai ir priverstų veikti praktiniu mastu.

Mokslininkai tokiuose reaktoriuose atlieka įvairiausius patobulinimus ir optimizavimus, tačiau jeigu sintezei nereikėtų milijonų laipsnių temperatūros, viskas būtų gerokai paprasčiau. Ar bent jau jis galėtų būti naudojamas ten, kur magnetiniai sintezės reaktoriai negali būti naudojami. Lig tol mokslininkams teks sugalvoti, kaip daug kartų padidinti atominių reakcijų spartą, ir jie tvirtina, kad turi kelias idėjas, kaip būtų galima pabandyti tai atlikti.

Caroline Delbert
www.popularmechanics.com