×

Ostrzeżenie

JUser::_load: Nie można załadować danych użytkownika o ID: 82

Zastanawialiście się kiedyś, co się stanie, gdy braknie ropy, węgla czy gazu ziemnego?  Co będzie z ludzkością, gdy te ,,cudowne'' paliwa wreszcie szlag trafi? Gdy albo rzeczywiście tych paliw braknie, albo wydobycie będzie niesamowicie kosztowne?

Jeżeli ludzkość nie wynajdzie nowego źródła energii, to będzie naprawdę źle. Najbardziej uprzemysłowione kraje ucierpią najbardziej. Wszelkie klęski dotychczasowe stracą na znaczeniu, bo będzie ta jedna wielka, które skali już dziś nie da się oszacować. Gdy braknie paliw do elektrowni, transportu... fabryk. Będzie to niczym odcięcie tlenu nurkowi pod wodą... nie wiele czasu mu zostanie na wynurzenie się, zwłaszcza jeśli jest głęboko. A ludzkość jest... głęboko, bardzo głęboko uzależniona od tego, co szybko przeminąć może. I kiedyś, być może już za naszego pokolenia - przeminie.

Czy uratuje nas energia atomowa w obecnej postaci? Odpowiednich pierwiastków jest zbyt mało. To, jak i inne ,,ale'' spowodują, że energia atomowa to będzie za mało. Tak, w obecnej postaci to będzie za mało.

                                        

Sytuację ludzkości można porównać do historii przemysłu związanego z oświetleniem. O to ludzie wynajdują żarówki - te dają światło. Lecz grzeją się, palą i mało tego światła dają w stosunku do zmarnowanej energii. Ludzie jednak to udoskonalają - powstają halogeny, superhalogeny i inne pierdoły. Pojawiają się wreszcie świetlówki energooszczędne, na początku  kłopotliwe, bo o zimnej barwie, ale znacznie wydajniejsze i żywotniejsze. Taką świetlówką  jest właśnie energia jądrowa w postaci obecnej  - porównanie trafne, bo świetlówki mogą być niebezpieczne, ale są świetnym rozwiązaniem na teraz. Jednak my już wiemy, że świetlówki to tylko ,,przystanek'' na drodze do oświetlenia diodami LED - te mają wszystkie zalety żarówek zwykłych, świetlówek, dokładają własne (niebywała trwałość i oszczędność), a nie mają żadnych wad, oczywiście poza ceną. Niemalże Święty Gral oświetlenia.

W świetle powyższego - cóżesz to za przystanek czeka w oddali na ludzkość, jeżeli energia jądrowa wydaje mi się tylko tymczasową migracją? Wyobraźcie sobie przystanek, w którym rozdają Wam szklankę wody - ta szklanka wody dla 1 człowieka, całkowicie zaspokoi wszelkie jego zapotrzebowania energetyczne przez 50 lat. Brzmi to jak film fantasy, jak bajka dla grzecznych dzieci, ale to prawda - ludzkość jest o krok, od ujarzmienia pewnego rodzaju energii, która nam na to pozwoli. A ta energia była, jest i będzie wokół nas...


 

Energia termojądrowa (synteza, fuzja jądrowa)

 

Nim rozpocznę, chciałbym laików od razu uprzedzić, iż energia termojądrowa jest trochę  innym rodzajem energii, od tej, którą znacie z obecnych elektrowni atomowych.  

Energia rozszczepienia (na niej bazują obecne elektrownie) działa na takiej zasadzie,  że odpowiednie cząstki ,,rozbijają'' ciężkie jądra odpowiednich pierwiastków (Uranu).  Rozbiciu towarzyszy emisja kolejnych cząstek, które mogą rozbijać kolejne jądra, ale  także emisja ogromnej ilości energii.

Energia syntezy termojądrowej działa odwrotnie - przykładowo: są sobie 2 atomy wodoru. W  normalnych warunkach te się nie polubią, ponieważ posiadają identyczne ładunki  elektrostatyczne, a więc, jak wiemy z fizyki - będą się odpychać. Jeżeli jednak  zajdą takie warunki (np: bardzo wysoka temperatura, ciśnienie), że one się pomimo  zbliżą do siebie, wręcz zderzą - wówczas ,,połączą się'' tworząc atom nowego pierwiastka (w tym przypadku: Helu). 
Podczas tego połączenia, z powodu równoważności masy i energii, wydzieli się ogromna ilość energii, wielokrotnie większa, aniżeli energia, potrzebna do tego, aby pokonać siły elektrostatyczne.

Energia termojądrowa, inaczej czasem zwana syntezą termojądrową, to ten typ energii, którą raczy nas nieustannie największa okoliczna naturalna elektrownia - Słońce.  To dzięki niej, mamy dzień, dzięki niej żyjemy, wszystko się w zasadzie odbywa dzięki  niej, choć to na pierwszy rzut oka nie widać. Ale tak właśnie jest.
Tak naprawdę, ta energia jest matką wszystkich energii na Ziemi. Ropa naftowa, węgiel, często i gaz ziemny - to efekty jej działania na różne żywe stworzenia  (rośliny i zwierzęta) od milionów lat. 
Spalając benzynę w samochodzie, wyprodukowaną z ropy naftowej, która to ropa naftowa powstała przy współudziale promieniowania słonecznego, a to, powstało, za sprawą właśnie energii termojądrowej na Słońcu. Nawet drewno, które palicie w kominku, pochodzi z drzewa, które kiedyś rosło dzięki energii  termojądrowej ze Słońca i ją pochłaniało w postaci promieni słonecznych.

 

Ludzkość zatem korzysta już jakby nie patrzeć z tego rodzaju energii na wiele sposobów...  do tej pory jednak są to najgorsze z możliwych. Korzystamy jedynie z ,,ochłapów'', których kiedyś zabraknie. Nieco lepszym, ale mało  wydajnym sposobem są kolektory słoneczne... ale to wciąż ochłap, tyle, że taki bardziej ,,elegancki''.
Ludzkość pragnie i będzie potrzebować więcej. Na dłuższą metę nie zadowoli się ochłapami.  Ludzkości potrzebny jest główny król, nagi król - energia termojądrowa w czystej postaci. 

Do tego warto dodać, że synteza termojądrowa jest potężniejszym rodzajem energii, aniżeli  reakcja rozszczepienia, na której polegają obecne elektrownie atomowe. No wiadomo, gwiazdy jak coś już używają, to nie może to być jakieś byle co. Jeżeli 1kg Uranu, w reakcji rozszczepienia wydzieli tyle energii, ile kilka milionów ton węgla, to reakcja syntezy jest jeszcze ,,lepsza'' kilka razy, od reakcji rozszczepienia. Nie ma się co dziwić - opisuje ją jeden z najsłynniejszych wzorów  ludzkości: e = mc^2
Zainteresowanych odsyłam do książek fizyki.

 



Trochę historii...

 

W czeluściach dawnego kosmosu, gdy nie istniała jeszcze Ziemia, Słońce, ani Układ Słoneczny,  zbierały się obłoki gazowo-pyłowe. Z powodu działania siły grawitacji przyciągały się do siebie... najpierw pojedyncze, atomy, a potem drobinki, okruszki, kawałki, kawały i coraz większe ich ilości. Zbierało się to w jednym miejscu, zacieśniało się. Wzrost ciśnienia i ogólny ,,ścisk''  podnosił powoli temperaturę. O to był płód naszego Słońca. Płód się rozwijał. Coraz więcej  gazów i materii ,,lgnęło'' do niego, bo był coraz większy i coraz cięższy i tak to się kręciło.  Jako że miał coraz większą masę - tak się to powiększało, powiększało i powiększało... Tworzyła się taka bryła, a później kula tego całego materiału. Coraz większa i większa.  

W centrum, we wnętrzu tej kuli ciśnienie i temperatura rosły, rosły i rosły. Aż wreszcie odpowiednia ilość temperatury i ciśnienia spowodowała, iż atomy pierwiastków miały taką  wielką energię, że mogły się ze sobą zderzać, gdyż wcześniej, ze względu na identyczne ładunki  elektrostatyczne, odpychały się. Krótko mówiąc: mogły się ze sobą łączyć, syntezować. Nastąpił więc zapłon termojądrowy, który trwa kilka mld lat do dziś i trwał będzie prawdopodobnie  drugie tyle. 
W niektórych gwiazdach może trwać nawet setki miliardów lat - nie ma doskonalszych reaktorów termojądrowych, aniżeli właśnie gwiazdy. 

Jednak Słońce nie pochłonęło całego obłoku po narodzeniu - wokół niego utworzyło się wiele  skupisk - powstały planety i księżyce. Żadna z nich nie miała szczęścia stać się drugim  Słońcem - do zapłonu termojądrowego potrzeba olbrzymich temperatur i ciśnienia, a w kosmosie w ten sposób, można to uzyskać tylko masą, a zatem zazwyczaj rozmiarem. Mniejsi bracia Słońca byli po prostu mniejsi,  dużo mniejsi... nie dziwota - to rozmiar Słońca spowodował, iż one w ogóle powstały. I już raczej na zawsze pozostaną mniejsi, a na pewno - lżejsi. A więc, nigdy nie zapłoną jak Słońce.  Będą więc w jego cieniu.

Tak więc nasza Ziemia należy do tych mniejszych braci - nie będzie wielką, naturalną elektrownią termojądrową, będzie zdana na łaskę jedynego w pobliżu reaktora, który po dziś  dzień, decyduje o jej losach, jak i o losach istot żywych, które ją opanowały.



Energia termojądrowa na Ziemi

 

Nie wiem czy warto się tu chwalić, żalić, ale ludzie już mają na koncie eksperymenty z  energią termojądrową w czystej postaci:                                                                                                                                                                                                 

O to na filmie dojrzycie próbny wybuch bomby termojądrowej (zwanej czasem wodorową). Korzysta ona głównie z energii termojądrowej, a sama reakcja termojądrowa trwała w trakcie wybuchu ułamki sekundy. Ułamki. Jak widać kula plazmy jaka z tego powstała, no nie w kij dmuchał - 5 km średnicy! Ale bomby termojądrowe nie są rozwiązaniem - to tak, jakby najpotężniejszego i najagresywniejszego psa spuścić z łańcucha... już nad nim kontroli nie odzyskamy, a strach pomyśleć, co zrobi.

My chcemy ujarzmić tę energię, aby służyła nam na Ziemi. Abyśmy kiedyś przeszli na samochody elektryczne, i ładowali je śmiesznie tanio. Dlatego nie możemy się oglądać na bomby wodorowe, bo to z tego punktu widzenia nie jest sukces w pracach nad energią termojądrową.

W tej chwili jest kilka projektów potencjalnych reaktorów termojądrowych. Ludzkie mózgi walczą z koniecznością pokonania przez atomy pierwiastków, które będą paliwem termojądrowym, sił elektrostatycznych, aby mogło dojść do fuzji. Nasz Wielki Nauczyciel, Słońce, nam nie pomoże. On ma rozmiar, więc my tu na Ziemi albo musimy ,,zasymulować'' jego rozmiar odpowiednio wysoką temperaturą, albo wpaść na pomysł, czy da się to zrobić w temperaturze niższej (zimna fuzja). Wiele wskazuje na to, że teorie zimnej fuzji, to wciąż jeszcze teorię, dlatego abyśmy chcieli mieć reaktor termojądrowy na Ziemi, musimy użyć temperatury 150 000 000 stopni. 

Trudnością nie jest uzyskanie jej, trudnością jej zapanowanie nad nią. Nie ma na Ziemi pierwiastka, który będzie niewzruszony na taką temperaturę. To też eksperymentalne konstrukcje reaktorów muszą jakoś rozgryźć ten problem. Film powyżej przedstawia wybuch bomby termojądrowej Castle Bravo - widać na nim kulę ognia, plazmę, która w pewnym momencie jest tak jasna, iż oślepiła by ślepego 2 razy. Taką też plazmę muszą trzymać w sobie reaktory - tylko oczywiście w mniejszej skali.
Reaktory typu ,,tokamak'', mają taką plazmę trzymać w pułapce magnetycznej za pomocą potężnych elektromagnesów, które byłyby zdolne z łatwością podebrać jadący pociąg towarowy z torów, gdyby przy nich stały. Przykładowe reaktory tego typu to ITER i JET.
ITER to w ogóle ma powstać, aby udowodnić możliwość istnienia takich reaktorów w przyszłości.
Wnętrze tokamaka:

 

Inny sposób to lasery - najpotężniejsze wiązki laserowe, skupione w jednym punkcie  o wielkości mniej więcej 1 cm³ - w miejscu skupienia paliwa termojądrowego. Lasery takie są w stanie dostarczyć ogromną moc, przez krótki moment czasu, jednak wystarczającą  do zainicjowania zapłonu termojądrowego. Jeśli to wystarczy do zainicjowania reakcji,  paliwo skupione w tak małej ilości, dostarczy setki razy więcej energii, aniżeli dały  radę podać z wielkim trudem takie lasery. 

Są oczywiście inne koncepcje naukowe, ale wymieniłem te 2 najbardziej obiecujące (według mnie)



Zagrożenia

 

Produktem (odpadem) reakcji syntezy jądrowej, przynajmniej w tej wersji najprostszej, o  którą walczą naukowcy (izotopów wodoru), jest Hel - bardzo znany gaz, zupełnie nieszkodliwy, wręcz czasem używany do zabaw z głosem, na bardziej ,,inteligenckich'' imprezach. 
Gdyby go wypuścić samopas, to ucieknie w kosmos, ze względu na swoją małą masę (podobnie jak wodór). Z tego względu czasem napełnia się nim balony, które pozostawione bez opieki uciekną w niebo.
Ale Hel może być również stosowany jako chłodziwo w reaktorze, dlatego nie przewiduję,  iż będzie on ,,wypuszczany'', a tym samym marnowany. Naukowcy upatrują zagrożenie w czymś innym: reakcje termojądrowe zachodzą w plazmach,  o olbrzymich temperaturach. Zarówno to, jak i powstające podczas reakcji neutrony,  mogą po jakimś czasie uczynić wnętrze obudowy takiego reaktora lekko promieniotwórczym.  I tak to jest oczywiście nic, z promieniotwórczością odpadów/paliwa w obecnych elektrowniach 
jądrowych.

Niesamowita trudność uzyskania reakcji syntezy sprawia, że jakikolwiek błąd w czymkolwiek w elektrowni termojądrowej, będzie skutkował zazwyczaj nie zainicjowaniem samej reakcji lub jej wygaszeniem.

Jest jednak jeden scenariusz, który mi się nasuwa. Mamy bliżej nieokreśloną przyszłość i produkcyjną elektrownie termojądrową, produkuje ona energię i dla siebie  (podtrzymanie reakcji) i ogólnie dla ludzi.  Co się stanie, gdy za dużo dorzucimy do ,,kotła''? W teorii jest tu miejsce na wybuch termojądrowy, bowiem, jeśli reakcja syntezy będzie miała do tego odpowiednie warunki, to ,,przerobi'' całe paliwo, jakie się jej wrzuci. A tych gramów wcale nie musi być dużo by ewentualna nawet bujna wyobraźnia projektantów takowej elektrowni nie dała rady.

Jednakże... nawet zakładając najczarniejszy ze scenariuszy przyszłości - o to  elektrownia termojądrowa, bez odpowiednich zabezpieczeń wybucha, bo ktoś  przesadził... skutkiem tego ,,oberwie'' się jedynie elektrowni i okolicznym terenom.  
Sama reakcja syntezy nie produkuje odpadów radioaktywnych, więc ewentualny wybuch,  owszem - zrówna z Ziemią trochę okolicznych hektarów, sterylizując je doszczętnie, ale na tym katastrofa się ,,skończy''. Konsekwencje będą jedynie lokalne.

 

Zatem głupcze - nie obawiaj się nigdy w przyszłości takiej elektrowni, jeżeli mieliby ją wybudować >50 km od Twojego domu. I przekaż to swoim wnukom!



Podsumowanie

 

Wyścig już trwa, choć go nie widzimy. Być może któraś ekipa badawcza osiągnęła  sukces - a to oznacza, że jej ,,reaktor'' nie tylko utrzymał reakcję fuzji  termojądrowej, ale także wyprodukował z tego tytułu nadwyżkę energii, którą można już było wyeksportować. A wyprodukować nadwyżkę to nie jest taka bułka z  masłem - reaktor na początek musi wyprodukować energię dla siebie, która podtrzyma  bardzo trudną do zainicjowania na Ziemi reakcję syntezy termojądrowej, a dopiero  potem energię na ,,eksport''.

Jedno jest pewne - o ile ludzkości uda się w końcu ujarzmić energię termojądrową i uniemożliwić powstanie czyjegoś monopolu w dziedzinie budowania takowych elektrowni,  w postaci patentów i innych pierdół, energia gwiazd zapewni ludzkości zapotrzebowanie  na bardzo, bardzo, ale to bardzo długie lata. 
Obecne elektrownie atomowe, to tylko stadium przejściowe i to sobie trzeba powiedzieć  wprost.
Komentarze   
0 #1 hans 2012-01-01 17:59
Uzyskanie energii z tzw. "fuzji jądrowej" jest niemożliwe, gdyż nie pozwala na to najważniejsze prawo Natury, 2. zasada termodynamiki. Pisanie o tym jest w istocie pisaniem o wspaniałościach "perpetum mobile". Czyli: piękne, ale nie prawdziwe.
Cytować
0 #2 Annihilator 2012-01-01 19:28
@hans - doprawdy słabo Ci wyszła ta prowokacja.
Cytować
0 #3 Pirx 2014-04-15 17:33
a jednak podejmuje się wysiłki w celu ekonomicznego pozyskania helionu z powierzchni Księżyca.

popatrzmy na inicjatywę koncernu Google

http://jestesmytu.pl/2014/03/google-do-nowej-rewolucji-technicznej/index.php
Cytować
Dodaj komentarz
Komentarze nie odnoszące się bezpośrednio do treści artykułu, obraźliwe, nieprawdziwe oraz niezgodne z prawem, reklamowe publikowane bez zgody wydawcy mogą zostać usunięte przez administrację. Komentarz osoby niezalogowanej, który zawiera link/i jest zatwierdzany ręcznie przez administrację.