Termotuumasünteesi võimsust on pikka aega peetud alternatiivse energia pühaks graaliks. Puhas, rikkalik jõud, mis on loodud isemajandava protsessi käigus, kus aatomituumad sulatatakse kokku äärmiselt kõrgetel temperatuuridel. Selle saavutamine on aatomiuurijate ja füüsikute eesmärk olnud juba üle poole sajandi, kuid edasiminek on olnud aeglane. Ehkki termotuumasünteesi taga olev teadus on kindel, pole protsess olnud just praktiline.
Lühidalt võib termotuumasünteesi pidada elujõuliseks energiavormiks ainult siis, kui reaktsiooni käivitamiseks kulub vähem energiat kui toodetud energiat. Õnneks on viimastel aastatel selle eesmärgi saavutamiseks tehtud mitmeid positiivseid samme. Viimane pärineb Hiinast, kus eksperimentaalse ülijuhtiva tokamaki (EAST) teadlased teatasid hiljuti, et nad on saavutanud termotuumasünteesi.
Aastate jooksul on välja pakutud ja katsetatud palju erinevaid termotuumasünteesi kontseptsioone. Praegu on kaks kõige populaarsemat disainilahendust inertsiaalse sulgemise lähenemisviis ja tokamaki reaktor. Esimesel juhul kasutatakse liitumisreaktsiooni tekitamiseks lasereid deuteeriumkütuse pelletite sulatamiseks. Viimases hõlmab protsess torusekujulist kinnituskambrit, mis kasutab suure energiaga plasma piiramiseks magnetvälju ja sisevoolu.
Kasutades tokamaki, millel on kolm eristatavat omadust - ümmarguse ristlõikega, täielikult ülijuhtivad magnetid ja täielikult aktiivselt vesijahutusega plasmajahutusega komponendid (PFC) - teatasid EAST rajatise teadlased eelmisel nädalal, et suutsid toota vesinikku, mis oli kolm korda kuumem kui Päikese tuum (umbes 50 miljonit ° C; 90 miljonit ° F) ja suutsid seda temperatuuri säilitada rekordiliselt 102 sekundit.
See pole väike saavutus, kuna sulandumine ja püsivad temperatuurid on termotuumasünteesi loomiseks hädavajalikud. Pärast reaktsiooni käivitamist peavad termotuumasünteesireaktorid suutma reaktsiooni pikka aega hoida, peamiselt seetõttu, et selle käivitamiseks kulub palju energiat. Kuid muidugi on sellise suure energiatarbimisega plasma säilitamine ja piiritlemine üsna keeruline ja potentsiaalselt ohtlik.
Võimalus säilitada suure energiatarbimisega plasmat rohkem kui poolteist minutit, asetab Jiangshu linnas Hefeis asuva füüsikalise teaduse instituuti kuuluva EAST rajatise sammu edasi ülemaailmses termotuumasünteesivõistluses. Taastades stabiilsed tingimused, mille korral termotuumasüntees toimub - st Päikese sisemuses -, võiks inimkond olla ühe sammu lähemal puhta ja praktiliselt piiramatu energia unistusele.
Kuid muidugi on selle väite suhtes teatav skeptitsism. Siiani on olnud vaid füüsikalise teaduse instituudi teadaanne, et jätkake. Kuni eelretsenseeritud tulemuste esitamiseni jääb väide kinnitamata. Kui nende tulemused kinnitatakse, tähendab see, et tõenäoliselt on vaja konkurentsi, et näha, kes saavad järjest paremaid tulemusi. Ja see võistlus võib juba käia!
Mõni päev enne seda, kui EAST rajatis teatas sellest verstapostist, tegid Saksamaa Karlsruhe tehnoloogiainstituudi (KIT) teadlased oma teadaande. Siin väitsid teadlased, et Wendelstein 7-X (W7X) stellaraator - suurim omataoline termotuumasünteesireaktor - oli esimest korda edukalt suutnud toota ja säilitada vesinikuplasmat.
Tokamakiga sarnase konstruktsiooni korral kasutab stellerator plasma piiritlemiseks keerutatud rõngaid ja väliseid magneteid. Wendelstein 7-X, mis on üks tuntumaid stellaraatori näidetena, suutis kuumutada vesinikku temperatuurini 80 miljonit kraadi ja säilitada seda plasmapilvi veerand sekundi jooksul. Lühidalt, nad saavutasid reaktsiooni, mis andis rohkem energiat, kuid palju vähem aega.
Lähiaastatel on termotuumasünteesi osas oodata rohkem uudiseid, kuna sellised projektid nagu rahvusvaheline termotuumaeksperimentaalne reaktor (ITER) lähevad võrku. Prantsusmaa lõunaosas asuv ITER võtab kasutusele maailma suurima eksperimentaalse tokamaki reaktori ja on seni suurim termotuumasünteesi katse. EAST rahastu on teatanud, et kavatseb olla otseselt seotud ITERiga ja pakub oma kogemusi ja teadmisi.
Ehkki oleme termotuumasünteesi reaktoritest, mis lahendavad kõik meie energiaprobleemid, aastaid, on hea teada, et astume asjakohaseid samme selle reaalsuseks muutmiseks. Kes teab? Ühel päeval võivad meie lapsed (või lapselapsed) vaadata 21. sajandi algust kui “termotuumasünteesi eelset ajastut” ja imestada, kuidas see meil kunagi õnnestus!
