Fuzja z borem

Naukowcy znaleźli nowy sposób inicjowania reakcji syntezy jądrowej wodoru. Czy będzie przełom w energetyce?

Najtrudniejsze są zawsze początki. Zainicjowanie reakcji syntezy jąder wodoru wymaga ogromnych temperatur i ekstremalnych ciśnień. Skłonienie dwóch protonów, by połączyły się w jądro helu jest tak trudne, że proces ten zachodzący w bombach wodorowych jest inicjowany wybuchem bomby jądrowej. Jednak jak się już uruchomi, dostarcza tak dużo energii, że zdmuchnięcie z powierzchni oceanu sporego atolu, nie stanowi problemu.

Od wielu lat naukowcy próbują ujarzmić ogromną energię drzemiącą w procesie syntezy jądrowej. Budowane są urządzenia takie, jak ITER, które mają pokazać, czy na Ziemi możliwe jest skopiowanie procesu zachodzącego w Słońcu. Gdyby się to udało ludzkość zyskałaby praktycznie niewyczerpane źródło energii. Jak dotąd jednak wkład energii, jaki potrzebny jest do zapoczątkowania syntezy jest większy niż zyski. Sztucznego Słońca nie udaje się zapalić.

Grupa naukowców pod wodzą emerytowanego profesora Heinricha Hora z wydziału Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu Nowej Południowej Walii stworzyli komputerową symulację, która pokazuje, że odpowiednio silne impulsy laserowe mogą zainicjować reakcję syntezy w specjalnie przygotowanym paliwie.

Paliwem tym jest mieszanina lekkiego wodoru i boru-11, stabilnego izotopu tego pierwiastka, który stanowi ponad 80% boru na Ziemi. Takie paliwo „ostrzelane” bardzo silnym błyskiem lasera powinno dostarczyć na tyle dużo energii w wyniku reakcji syntezy, że proces powinien mieć dodatni bilans energetyczny.

Inne korzyści to znikome promieniowanie, jakie powstaje w takiej reakcji. Jest ono mniejsze niż spalanie węgla, który zawiera śladowe ilości uranu oraz praktycznie brak odpadów. Jedynym jest nieszkodliwy hel, który wciągnięty do płuc zmienia zabawnie wysokość głosu.

Grzyb po wybuchu bomby wodorowejW procesie syntezy termojądrowej wydzialają się ogromne ilości energii. źr. wikipedia

W „zwykłym” procesie syntezy używa się silnie ściśniętych jąder deuteru i trytu. Aby wytworzyć wysokie ciśnienie potrzeba bardzo dużo energii. Zastosowanie wodoru i boru powoduje, że nie trzeba paliwa tak mocno „ściskać”. Dzięki temu proces potrzebuje znacznie mniej energii do uruchomienia. Ostrzeliwanie paliwa impulsami laserów o bardzo wysokiej energii powinno uruchomić proces syntezy.

Wydaje się, że to najlepsza droga do uzyskania energii z procesu syntezy – mówi Steve Haan z Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii. Właśnie tam jest zbudowany, kosztem 4 miliardów dolarów najsilniejszy na Ziemi laser. Laser ten generuje impulsy, które trwają kilka miliardowych cześci sekundy i są 500 razy mocniejsze niż wszystkie amerykańskie elektrownierazem wzięte.
Drugi laser, który może wystarczyć, by zapoczątkować reakcję syntezy paliwa wodorowo-borowego jest testowany w tej chwili w laboratorium w Los Alamos. W tym samym, w którym pracowano w czasie wojny nad budową bomby atomowej i potem wodorowej.

Na razie nowy sposób inicjowania syntezy jest wyłącznie symulacją komputerową i zarówno prof. Hora jak i Haan studzą emocje – jeszcze dużo pracy przed nami, zanim uda się proces przeprowadzić naprawdę. Ale jak mawiają Chińczycy, wielka podróż zaczyna się od małego kroku.
Andrzej Szozda
Źr physorg.com.