5 grudnia 2022 roku fizykom z Lawrence Livermore National Laboratory udało się jako pierwszym osiągnąć próg zapłonu fuzji termojądrowej w warunkach laboratoryjnych. Wtedy też naukowcy wskazywali, że jest to ukoronowanie sześćdziesięciu lat intensywnych prac badawczych.
Nie trzeba było długo czekać, aby w diamentowej kapsułce, w której zamknięto atomy wodoru, za pomocą laserów ponownie doprowadzić i utrzymać proces fuzji termojądrowej.
Czytaj także: Fuzja jądrowa coraz bliżej. Reaktor Wendelstein 7-X osiągnął temperaturę 30 milionów kelwinów
Warto tutaj podkreślić, że choć jest to wprost niewiarygodne osiągnięcie, to wciąż potrzeba jeszcze wielu lat, a być może dekad pracy, zanim będzie można stworzyć bezpieczny, niezawodny i samowystarczalny reaktor, który będzie w stanie w sposób ciągły generować czystą energię w procesie kontrolowanej fuzji jądrowej. Pierwsze kroki już zostały wykonane, udało się potwierdzić, że generowanie czystej energii netto jest możliwe, ale droga przed nami jeszcze niezwykle druga.
Fizycy nabierają wprawy w ściskaniu atomów wodoru
Na razie do doprowadzenia do fuzji naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory na zachodzie Stanów Zjednoczonych wykorzystują jedne z najpotężniejszych na świecie laserów, które wymuszają na atomach wodoru nowe konfiguracje i uwalnianie energii. Jakby nie patrzeć, o to w tym wszystkim chodzi. Reakcje zachodzące w reaktorze muszą uwalniać energię, z której moglibyśmy w przyszłości korzystać.
Jakby nie patrzeć, gdybyśmy uzyskiwali energię, zużywając do tego więcej energii, niż jesteśmy w stanie uzyskać, nie miałoby to większego sensu. Od samego początku celem naukowców było uzyskanie większej ilości energii niż do reaktora trzeba wprowadzić.
Aby uzyskać nadwyżkę energii w procesie syntezy jądrowej w magnetycznie kontrolowanych wirach plazmy, trzeba doprowadzić ów wir wysokoenergetycznych cząstek do temperatur wyższych, niż panują w jądrze Słońca. Dopiero w takim stanie będziemy w staniu uzyskać nadwyżkę energii.
W ramach prowadzonych obecnie eksperymentów naukowcy umieszczają izotopy wodoru w niewielkiej komorze, na którą następnie kierują oszałamiająco silne 192 wiązki laserowe. Dopiero to jest w stanie wewnątrz diamentowej komory odtworzyć odpowiednie warunki do przemiany izotopów wodoru w hel. W tym momencie istotne jest osiągnięcie progu zapłonu, tzn. uwolnienia tak dużej ilości energii, aby była w stanie ona utrzymać proces fuzji jądrowej.
W najnowszej wypowiedzi dla dziennika Financial Times, naukowcy z LLNL poinformowali, iż w kolejnym eksperymencie przeprowadzonym 30 lipca udało się po raz drugi osiągnąć próg zapłonu fuzji termojądrowej. Artykuły naukowe opisujące eksperyment powinny w najbliższym czasie zostać opublikowane w periodykach naukowych.
Fizykom udało się uzyskać łącznie 3,5 MJ energii, czyli nieznacznie więcej niż w grudniu (3.15 MJ). Aby to osiągnąć, do układu trzeba było wprowadzić za pomocą laserów nieco ponad 2 MJ energii. Mamy zatem wyczekiwaną nadwyżkę czystej energii.
Aby nieco jednak trochę ostudzić oczekiwania, naukowcy wskazują, że tyle energii wystarczy co najwyżej do zagotowania kilku litrów wody. Prawdziwy docelowy reaktor generujący energię w procesie fuzji będzie wymagał zastosowania laserów nawet 100 razy silniejszych i generujących impulsy kilka razy na sekundę.
Z tego też powodu naukowcy wskazują, że zanim będziemy mogli z tego źródła energii czerpać prąd do oświetlania ulic, podgrzewania wody w wodociągach czy do oświetlania budynków mieszkalnych trzeba przeprowadzić jeszcze wiele tysięcy testów tego typu, za każdym razem usprawniając cały proces i podnosząc jego wydajność.
Warto jednak spojrzeć nieco dalej w przyszłość. Jeżeli człowiekowi na pewnym etapie uda się w sposób całkowicie kontrolowany i bezpieczny produkować energię w procesie fuzji jądrowej, to będzie miał on do dyspozycji zasadniczo nieograniczone ilości energii. Jeżeli do tego uda się dopracować technologię tworzenia nadprzewodników działających w temperaturze otoczenia i standardowym ciśnieniu, problemy z dostępem do energii na całej planecie powinny po prostu zniknąć. Co najważniejsze, taka energia nie będzie wiązała się ani z emisją gazów cieplarnianych, ani z żadnymi odpadami radioaktywnymi. Będziemy mieli zatem do czynienia nie tylko z przełomem, ale z prawdziwą rewolucją, która może odmienić przyszłość naszej cywilizacji. Warto zatem prace kontynuować i cierpliwie czekać na wyniki.