Չինաստանի միջուկային միաձուլման սարքի BEST հյուրընկալողի կառուցումը համակողմանիորեն սկսվել է
Հոկտեմբերի 1-ին առանցքային առաջընթաց կատարվեց չինական միջուկային միաձուլման BEST սարքի կառուցման գործում:
Ավելի քան 400 տոննա կշռող բազան հաջողությամբ տեղադրվեց և կօգտագործվի մոտ 6700 տոննա ընդհանուր քաշով BEST հյուրընկալողը տեղափոխելու համար՝ նշանավորելով ծանր տեխնիկայի այս խոշոր երկրի շինարարության համապարփակ սկիզբը:
Ապագայում այս սարքը կլինի միջուկային միաձուլման էներգիայի արտադրության միջազգայնորեն վավերացված առաջին ցուցադրությունը, և ակնկալվում է, որ մինչև 2030 թվականը միջուկային միաձուլման միջոցով առաջին լույսը կվառի:
Միջուկային միաձուլում. Տիեզերական էներգիան ուսումնասիրելու վերջնական գաղտնաբառը
Արեգակի շարունակական այրման առեղծվածից սկսած 4,6 միլիարդ տարվա ընթացքում մինչև մարդկության «անսպառ» մաքուր էներգիայի վերջնական ձգտումը, միջուկային միաձուլումը միշտ եղել է գիտության ոլորտում ամենաշլացուցիչ հետազոտական ուղղություններից մեկը: Այն ոչ միայն տիեզերքում լույս և ջերմություն արձակող աստղերի հիմնական շարժիչ ուժն է, այլ նաև ժամանակակից-տեխնոլոգիա, որն ունի մարդկային էներգետիկ լանդշաֆտը ամբողջությամբ փոխելու ներուժ:
Պարզ ասած՝ միջուկային միաձուլումը վերաբերում է ավելի թեթև ատոմային միջուկների (օրինակ՝ ջրածնի դեյտերիումի և տրիտիումի իզոտոպների) գործընթացին, որը հաղթահարում է էլեկտրաստատիկ վանումը (Կուլոնյան վանում) միջուկների միջև չափազանց բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում, բախվում և միաձուլվում է ավելի ծանր ատոմային միջուկների (օրինակ՝ հելիումի փոքր քանակություն): Այս գործընթացը հետևում է Էյնշտեյնի զանգվածային էներգիայի հավասարմանը «E=mc ²» - միաձուլված նոր միջուկի ընդհանուր զանգվածը մի փոքր փոքր է երկու միջուկների զանգվածների գումարից մինչև միաձուլումը, և կրճատված զանգվածը (զանգվածի կորուստ) կթողարկվի էներգիայի տեսքով՝ էներգիայի խտությամբ, որը զգալիորեն գերազանցում է ներկայումս օգտագործվող ցանկացած էներգիա:
Միջուկային միաձուլման էներգիայի ինտենսիվությունը հասկանալու համար անհրաժեշտ է տվյալների համեմատության միայն մեկ հավաքածու. 1 կիլոգրամ դեյտերիում տրիտիումի խառնուրդի միաձուլման ռեակցիայի արդյունքում արձակված էներգիան համարժեք է 27000 տոննա ստանդարտ ածուխի այրման կամ 120 տոննա բենզինի ամբողջական այրման արդյունքում առաջացած ջերմությանը: Այնուամենայնիվ, նույն որակի միջուկային տրոհման վառելիքից (օրինակ՝ ուրանը-235) արձակված էներգիան կազմում է միջուկային միաձուլման արդյունքում արձակված էներգիայի միայն մոտ 1/4-ը: Ավելի կարևոր է, որ միջուկային միաձուլման համար վառելիքի աղբյուրները գրեթե անսահման են. դեյտերիումը լայնորեն առկա է Երկրի ծովի ջրում, և ծովի յուրաքանչյուր լիտրը պարունակում է դեյտերիում, որը կարող է միաձուլման միջոցով ազատել 300 լիտր բենզինին համարժեք էներգիա: Ամբողջ աշխարհում ծովի ջրում պարունակվող դեյտերիումը կարող է բավարարել մարդկության էներգետիկ կարիքները ավելի քան մեկ միլիոն տարի. Թեև տրիտումը բնության մեջ չափազանց հազվադեպ է, այն կարելի է արհեստականորեն պատրաստել՝ լիթիումը (երկրակեղևում առատ տարր) նեյտրոնների հետ փոխազդելով, և «վառելիքի պակասի» խնդիր չկա։
Այնուամենայնիվ, կառավարելի միջուկային միաձուլման հասնելը հեշտ խնդիր չէ, և դրա հիմնական մարտահրավերը կայանում է նրանում, թե «ինչպես ստեղծել և պահպանել ծայրահեղ պայմաններ միջուկային միաձուլման համար»: Արեգակի ներսում գրավիտացիոն փլուզումը ստեղծում է 15 միլիոն աստիճան Ցելսիուսի բարձր ջերմաստիճան և 250 միլիարդ մթնոլորտի բարձր ճնշում՝ բնականաբար բավարարելով միջուկային միաձուլման «բռնկման պայմանները». Սակայն Երկրի վրա մարդիկ չեն կարող կրկնօրինակել նման ուժեղ ձգողականությունը և կարող են միայն նմանակել ծայրահեղ միջավայրերը տեխնոլոգիական միջոցներով: Ներկայումս կան երկու հիմնական հետազոտական ուղղություններ.
Մեկ տեսակը մագնիսական սահմանափակման միաձուլումն է, որը ներկայացված է Միջազգային ջերմամիջուկային փորձարարական ռեակտորով (ITER), որը սովորաբար հայտնի է որպես «արհեստական արև»: Այն օգտագործում է գերուժեղ մագնիսական դաշտ (մոտ 100000 անգամ ավելի ուժեղ, քան Երկրի մագնիսական դաշտը) պլազման (նյութի չորրորդ վիճակը, որտեղ ատոմային միջուկներն ու էլեկտրոնները բաժանված են) մինչև 150 միլիոն աստիճան Ցելսիուս ջերմաստիճանով շրջանաձև վակուումային խցիկում (tokamak սարք)՝ խուսափելով բարձր ջերմաստիճանից, պատի բարձրությունից և պլազմային կոնտակտից: անընդհատ տաքացնելով պլազման՝ միաձուլման ռեակցիաների համար պահանջվող պայմաններին համապատասխանելու համար: 2023 թվականին Չինաստանի «Արհեստական արև» սարքը (EAST) պլազմայի շարունակական աշխատանք է կատարել 120 միլիոն աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում 403 վայրկյանի ընթացքում՝ սահմանելով համաշխարհային ռեկորդ և հիմք դնելով ITER-ի հետագա փորձերին:
Մեկ այլ տեսակ է իներցիոն սահմանափակման միաձուլումը, որը ներկայացված է Միացյալ Նահանգների Ազգային բռնկման հաստատության (NIF) կողմից: Այն կենտրոնացնում է 192 բարձր էներգիայի լազերներ դեյտերիումի տրիտիումի թիրախի վրա, որի տրամագիծն ընդամենը մի քանի միլիմետր է, թիրախը տաքացնում է մինչև 30 միլիոն աստիճան Ցելսիուս և սեղմում այն մինչև Երկրի միջուկի խտությունը 100 անգամ շատ կարճ ժամանակահատվածում (մոտ 10 տրիլիոներորդական պլազմային ռեակցիան մեկ վայրկյանում): մի ակնթարթում, երբ դիֆուզիոն հնարավոր չէ: 2022 թվականի դեկտեմբերին NIF-ն առաջին անգամ ձեռք բերեց «զուտ էներգիայի շահույթ» - միաձուլման ռեակցիաների արդյունքում թողարկված էներգիան գերազանցեց մուտքային լազերի էներգիան՝ նշանավորելով իներցիոն սահմանափակման երթուղու մեծ առաջընթաց։
Ի լրումն էներգիայի բարձր խտության և առատ վառելիքի, միջուկային միաձուլումն ունի նաև վերջնական անվտանգություն և շրջակա միջավայրի բարեկեցություն: Ի տարբերություն միջուկային տրոհման, միջուկային միաձուլման ռեակցիաները անմիջապես կդադարեն ծայրահեղ պայմանների կորստից հետո (օրինակ՝ մագնիսական դաշտի ընդհատումը կամ լազերային կանգառը), և «միջուկի հալման» վտանգ չկա. Ռեակցիայի հիմնական արտադրանքը հելիումն է (ոչ-թունավոր և անվնաս իներտ գազ), որը չի արտադրում երկարաժամկետ ռադիոակտիվ թափոններ, ինչպես միջուկային տրոհումը և գրեթե չի աղտոտում շրջակա միջավայրը:
Թեև մարդիկ դեռ չեն հասել միջուկային միաձուլման էներգիայի առևտրային արտադրությանը (ակնկալվում է, որ 30-50 տարվա տեխնոլոգիական առաջընթացներ կպահանջվեն), միջուկային միաձուլման առաջընթացի յուրաքանչյուր քայլ՝ արևի բնական միաձուլումից մինչև լաբորատորիայում աստիճանական առաջընթաց, մարդկությանը մոտեցնում է «էներգետիկ ազատության» նպատակին: Ապագայում, երբ ատոմակայանները տարածվեն ամբողջ աշխարհում, մարդկությունը լիովին կազատվի հանածո վառելիքից կախվածությունից, կլուծի գլոբալ խնդիրները, ինչպիսիք են կլիմայի փոփոխությունը և էներգիայի պակասը, և կմեկնարկի մաքուր և անսահմանափակ էներգիայի վրա հիմնված նոր դարաշրջան:
