Uus veider tehnoloogia lubab tuua revolutsiooni fusioon-energiasse

Tuumasünteesi reaktsioon Max Placki Instituudi TOKAMAK-reaktoris.

FOTO: Bernd Wustneck / AFP / Scanpix

Vesiniku ja boori kokkupõrgatamise teel energiat tootev veider uudne ja tootlik reaktor peaks valmima enne kui ükski praegu plaanitav, kirjutab space.com.

Kuigi tuumaenergeetika on paljude jaoks omandanud tänaseks küllalti kehva maine, peavad mitmed teadlased inimkonna pidevalt kasvavate energiavajaduste rahuldamiseks parimaks lahenduseks siiski aatomituumade energia ärakasutamist. Tõsi, juttu on seni vaid teoreetiliste tuumaprotsesside ärakasutamisest, mida ei toimu praegu üheski olemasolevas reaktoris.

Nimelt kasutavad kõik olemasolevad tuumajaamad energia tootmiseks suurte ja raskete aatomite – peamiselt uraani ja plutooniumi – lagundamisel tekkivat energiat ehk nn nuclear fission-tuumareaktsioone. Teine võimalus oleks aga rakendada energiatootmisse looduses tähtede, sealhulgas ka meie Päikese tuumas toimuvat tuumasünteesi ehk nuclear fusion’it.

Selle protsessi põhimõte seisneb eelpool kirjeldatule vastupidises. Raskete tuumade lagundamise asemel põrgatatakse omavahel kokku päris pisikesi aatomeid – peamiselt vesiniku isotoope deuteeriumit ja triitiumit - , mille ühte sulandudes moodustuvad raskemad elemendid ning vabaneb tohutu kogus energiat. Hetkel kasutatakse sellist põhimõtet vaid vesinikpommides ning mitmetes teadusasutuste eksperimentaalreaktorites.

Paraku ei ole aga keegi suutnud seniajani luua sellist reaktorit, mis suudaks toota rohkem energiat kui kulub tema käitamiseks. Hetkel on kõige suurem lootus rahvusvahelisel megaprojektil ITER, mille hiiglaslik katsereaktor peaks valmima aastaks 2025. Reportaaži Postimehe sügisesest ITERi ehitusplatsi külastustest saab lugeda siin.

Nüüd on aga grupp Austraalia New South Walesi Ülikooli teadlasi füüsik Heinrich Hora juhtimisel tulnud välja päris uue lahendusega, mis kasutab vesinikuisotoopide asemel hoopis prootonitest (ilma elektronita vesinikuaatom) ja boor-11 isotoopidest koosnevat segu. Iga prootoni ja boor-11 kokkupõrgatamisel tekib kolm heelium-4 isotoopi ning lisaks sellele ka suures koguses energiat.

Tehnoloogia eelis on, et erinevalt praegustest fusioonilahendustest on siin võimalik palju kergmini ja kiiremini energiat kätte saada ega teki vajadust kasutada vee ülessoojendamist ülekande vahendajana.

Eeliseid on aga teisigi. Näiteks on triitiumi ja deuteeriumi põhjal töötavad reaktorid ja nende vaakumkambrid hiiglaslike mõõtmetega, kuid Hora ja kolleegide loodud ümmarguses süsteemis kasutatakse materjali üles soojendamiseks lasereid. Lased vähendavad energiakulu veelgi.

Väiksemast energiakulust hoolimata jõuab vesiniku-boori-reaktorites temperatuur koguni 3 miljardi kraadini Celsiuse järgi ning tihedus võrreldes deuteerium-triitium-reaktoritega ligi 100 000 korda kõrgemaks. Kuigi inimkond ei ole seni suutnud selliseid tingimusi luua on selle saavutamine teadlaste sõnul siiski täiesti realistlik ning lihtsamgi kui teiste reaktorite hiigelsuurte vaakumkambrite ehitamine.

Kasutatavat fusioonenergiat ei ole tänaseni keegi saavutanud, kuid sellised tehnoloogilised arendused toovad meid puhtale ja otsatule energiale siiski lähemale.

Uuring ilmus ajakirjas Laser and Particle Beams.

Loe ka neid

Tagasi üles