Naujojoje Meksikoje, Los Lunas miestelyje, pradedama statyti branduolių sintezės demonstracinė įranga, kuri, kūrėjų teigimu, pirmą kartą turėtų pagaminti daugiau energijos, nei pati sunaudoja vieno impulso metu. Projektą vysto bendrovė „Pacific Fusion“, o bendra iniciatyvos vertė siekia apie 930 mln. eurų.
Planuojama, kad šis objektas tarnaus ne tik kaip žingsnis link švaresnės energijos technologijų, bet ir kaip pažangus tyrimų įrankis. Vieta pasirinkta greta Sandia nacionalinės laboratorijos, kuri Jungtinėse Valstijose atlieka svarbų vaidmenį tiriant branduolinio arsenalo patikimumą be realių bandymų detonacijomis.
Kas žadama ir kuo tai skiriasi
„Pacific Fusion“ pasirinko vadinamąją impulsinės galios (pulsed power) kryptį: aplink centrinę reakcijos kamerą bus išdėstyta daugiau kaip 150 didelių modulių, primenančių sunkvežimio dydžio įrenginius. Jų užduotis – vienu metu suformuoti itin galingą elektrinį impulsą, kuris per magnetinį lauką suspaustų mažą kuro kapsulę.
Tokiu būdu tikimasi pasiekti sąlygas, reikalingas vandenilio izotopų branduoliams susilieti į helį, išlaisvinant energiją. Skirtingai nei lazerinė inercinė sintezė, ši schema remiasi efektyvesniu energijos perdavimu į taikinį, todėl teoriškai gali priartėti prie praktinio energijos balanso.
„Tai bus proveržis tiek branduolių sintezei, tiek gynybos pritaikymams“, – sakė „Pacific Fusion“ technologijų vadovas ir vienas iš įkūrėjų Keithas LeChienas.
Kodėl „energijos pliusas“ – dar ne elektrinė
Įmonė skelbia sieksianti, kad vienam bandymui būtų panaudota apie 80 megadžaulių elektros energijos, o sintezės reakcija grąžintų maždaug 100 megadžaulių. Toks rezultatas reikštų teigiamą energijos balansą konkretaus impulso metu, tačiau jis dar nereiškia, kad visa sistema taps komerciškai tinkama elektros gamybai.
Esminė kliūtis – pakartojamumas ir tempas: komercinė sintezės elektrinė turėtų veikti beveik nuolat, t. y. atlikti impulsą ir pasiruošti kitam maždaug kartą per sekundę. Tuo metu laboratoriniuose bandymuose dažniausiai pasiekiami gerokai lėtesni ciklai, o demonstraciniai įrenginiai neretai projektuojami pavieniams bandymams, o ne nepertraukiamai gamybai.
„Jei kada nors norite gaminti elektrą, turite iš kiekvieno impulso gauti daugiau energijos, nei paimate iš tinklo“, – sakė Kalifornijos universiteto San Diege sintezės inžinierius Michaelas Campbellas.
Gynybos tyrimai – realus pritaikymas greičiau
Net jei sintezės technologiją elektrai gaminti įgyvendinti bus pernelyg sudėtinga artimiausiu metu, projektas gali turėti didelę vertę valstybės užsakymams. Sandia laboratorija valdo vieną galingiausių pasaulyje impulsinės galios įrenginių Z, skirtą ekstremalioms medžiagų būsenoms tirti ir branduolinio arsenalo modeliavimui.
Skelbiama, kad naujasis „Pacific Fusion“ įrenginys galėtų iškrauti maždaug tris kartus daugiau energijos nei Z, o tai leistų tiksliau atkurti slėgio, temperatūros ir tankio sąlygas, būdingas branduolinės detonacijos procesams. Tokie duomenys reikalingi vertinant senstančių užtaisų patikimumą be realių bandymų lauke.
„Turėdami didelio našumo sintezę galėsime daug tiksliau atkurti slėgio, temperatūros ir tankio lygius, būdingus tikram branduoliniam sprogimui“, – sakė Sandia atstovas Kyle’as Petersonas.
Tuo pat metu Sandia svarsto infrastruktūros atnaujinimo kryptis, įskaitant ZX iniciatyvą, kurios tikslas – didinti impulsinės galios parametrus neplečiant pastatų. Bendradarbiavimas su privačiomis įmonėmis šioje srityje tampa vis svarbesnis, nes sintezės technologijų lenktynėse sparčiai auga tiek investicijos, tiek lūkesčiai dėl praktinių rezultatų.
