17-11-2017 20-11-2018

Ядреният синтез ли е бъдещето на енергетиката?

Пробивът може би вече е осъществен и комерсиализацията на процеса може и да стане възможна в недалечно бъдеще

Снимка: iStock by Getty Images

Ядреният синтез ли е бъдещето на енергетиката?

14:06 | 26 ноември 2023

| Автор: Светослав Стефанов, БТА

37 2521 Снимка: iStock by Getty Images

Ядреният синтез е процесът, който дава енергията на Слънцето и по същество прави живота на Земята възможен. Учените отдавна си задават въпроса дали могат да реализират контролиран ядрен синтез, а експериментите продължават вече десетилетия, макар и доскоро без очевиден резултат, особено пък с възможна търговска употреба.

Пробивът обаче може би вече е осъществен и комерсиализацията на процеса може и да стане възможна в недалечно бъдеще. Поне такива знаци дойдоха отвън Океана, след като в понеделник специалният пратеник на САЩ по въпросите на климата Джон Кери обяви, че на започващата след броени дни среща за климата КОП28 (COP28) в Дубай страната му ще представи първата международна стратегия за развитие на ядрения синтез. Очаква се това да се случи на 5 декември.

По време на посещение в централата на компанията "Комънуелт фюжън систъмс" (Commonwealth Fusion Systems) в Бостън, Масачузетс, Кери заяви, че САЩ ще се стремят към "засилване на международното сътрудничество, за да бъде ускорена комерсиализацията на ядрения синтез", посочва Ройтерс. САЩ вече подписаха на 8 ноември споразумение с Великобритания за сътрудничество в сектора.

Специалният пратеник за климата не навлезе в подробности как, къде и кога ядреният синтез може да бъде "впрегнат", за да произвежда електричество, но някои факти от визитата му в Бостън подсказват, че пробивът е налице. Още преди десетилетие в качеството си на сенатор Кери подкрепи законодателство за финансиране на изследванията за ядрен синтез в Масачузетс. По време на визитата си в понеделник той беше придружаван от главния изпълнителен директор на италианската енергийна компания "Ени" (Eni) Клаудио Дескалци. "Ени" работи по четири проекта за ядрен синтез в Италия и САЩ, един от които е свързан с "Комънуелт фюжън систъмс".

"Ще мога да ви кажа повече за визията на САЩ за международното сътрудничество за бъдещето на ядрения синтез по време на КОП28. Десетилетия федерални инвестиции превръщат процеса от експеримент в "климатично решение", се задоволи да посочи Кери, цитиран от Ройтерс. Но дори и това вече казва много.

Ядреният синтез, който протича в недрата на Слънцето и на всички останали звезди, има важно предимство пред процеса, който се използва в ядрените централи за производство на електричество и залага на деленето на атома - при него, ако се приложи правилно, не се отделят радиоактивни отпадъци.

Процесът може да бъде възпроизведен на Земята с помощта на топлина и налягане посредством лазери и магнити, така че леки атоми да бъдат разбити в по-плътни такива и да се слеят с тях, а това да отдели големи количества енергия. През август учени от националната лаборатория в Калифорния успяха чрез лазерни лъчи да реализират желания пробив и насочвайки атоми в определена точка, осъществиха реакция, при която се е отделила повече енергия от насочената, т.е. стигнало се е до така желания ядрен синтез.

Но оттук до производството на електричество посредством ядрен синтез има да се измине още дълъг път. На този етап енергията, използвана за захранване на лазерите от експеримента, многократно превишава крайния продукт, а за комерсиализацията на процеса е нужно той да може да бъде поне "самоподдържащ се", т.е. постъпващата енергия да бъде равна или по-малко от изходящата.

Технологията все пак бавно и постепенно си пробива път. През настоящата година компаниите, опитващи се да разработят ядрен синтез, са получили инвестиции в размер на 1,4 милиарда долара от общо над 6 милиарда, отпуснати досега. Средствата са предимно от частни източници, посочва Асоциацията на индустрията за ядрен синтез (FIA). Инвестициите са по-малко от тези през 2022 г., възлезли на 2,83 милиарда долара, но броят на компаниите, до които са достигнали тези средства, се е увеличил от 33 на 43.

Върху ядрения синтез работят дружества от САЩ, Австралия, Китай, Германия, Япония и Великобритания, а методите за постигането на крайната цел са основно два. При единия лазери концентрират енергия върху златно топче, съдържащо водород. При втория, който е по-популярен, мощни магнити улавят плазма, или водород в газообразно състояние, и я нагряват до температура от поне 55 милиона градуса по Целзий, при което атомите започват да се сливат и да отделят енергия.

Британската компания "Токамак енерджи" (Tokamak Energy), една от водещите в сектора, залага на втория метод, разказва изданието "Ейша таймс". Стратегията на дружеството е да построи компактен сферичен токамак (устройство с форма, подобна на кравай - бел. ред.) реактор със супермощни магнити, способни да постигат ядрен синтез с висока ефективност и ниска цена.

Компанията има над десетгодишен опит и планира до края на настоящото десетилетие да построи прототип на централа, произвеждаща електричество посредством ядрен синтез, който още в началото на следващото десетилетие да може да бъде свързан към електропреносната мрежа.

Дружеството е привлякло досега около 200 милиона долара частни инвестиции, притежава сериозни права в сферата на интелектуална собственост основно върху високотемпературни суперпроводими магнити и е напълно интегрирана в проучванията върху ядрения синтез на национално ниво. "Токамак енерджи" си партнира с Лабораторията по физика на плазмата към университета Принстън, Националната лаборатория "Оук ридж", университета в Илинойс, ЦЕРН в Женева и др.

През миналата година в експерименталния токамак реактор ST40 на компанията са били достигнати рекордните 100 милиона градуса по Целзий, което е предпоставка за търговската употреба на ядрения синтез. Пробивът е реализиран в сферичен токамак, което може да се окаже разковничето на успеха.

В края на октомври с успех се похвали и японският Национален институт по квантова наука и технология, след като успя да достигне до състояние на плазма в експерименталния си реактор JT-60SA и освен това да я задържи и контролира в свръхгорещо състояние.

Високият 16 метра JT-60SA е най-големият реактор от типа токамак, в който досега е постигнато нещо подобно. Постижението му обаче се очаква скоро да бъде надминато от два пъти по-големия ИТЕР (ITER), чието изграждане с международни усилия в Южна Франция продължава. Плановете са през декември 2025 г. реакторът да достигне първата си свръхгореща плазма и да реализира процеса на ядрен синтез в голям мащаб, с което да отвори вратата към една цяла нова епоха на чиста енергия.

И макар засега желанието да изглежда повече от възможностите, технологията видимо напредва и търговската й реализация вече е точно отвъд хоризонта. А веднъж постигната, тя може да промени драматично енергийния сектор и ще обезсмисли ползването на каквито и да е изкопаеми горива за производство на електричество.

Въпросът е обаче дали не сме закъснели и дали Земята ще ни позволи още известно време да продължим да я дълбаем и цапаме?

ИЗБРАНО