Велика Британія встановила рекорд за кількістю енергії від ядерного синтезу:навіщо це потрібно

• Ядерний синтез — це процес який живить зірки, зокрема Сонце. Він не передбачає викидів у атмосферу.
• Сполучене Королівство планує до кінця десятиліття майже повністю відмовитись від енергії з джерел із високим вмістом вуглецю.
• Вченим у лабораторії JET у Великій Британії вдалось встановити рекорд із кількості згенерованої завдяки ядерному синтезу енергії — 69 МДж.

Комерційне використання ядерного синтезу дозволить виробляти нескінченну кількість енергії без викидів вуглецю в атмосферу. Складність полягає в тому, що відтворити достатньо потужний процес в умовах на Землі дуже складно. Для процесу необхідна температура у 10 разів вища за сонячну і підтримка великого тиску.

Заборона розповідає про успішний експеримент учених лабораторії JET.

Ядерний синтез: що це таке

Ядерний синтез — це процес зʼєднання двох легких атомних ядер в одне та вивільнення великої кількості енергії. Подібне відбувається всередині зірок, зокрема Сонця, та живить їх, пише International Atomic Energy Agency.

Під час ядерного синтезу крихітні частинки нагріваються та примусово зближуються, утворюючи важчу частинку, яка виділяє корисну енергію. Якщо процес успішно розширити до комерційного рівня, відкриється шлях до вироблення нескінченної кількості чистої енергії без викидів вуглецю. Ядерний синтез також не залежатиме від погодних умов, як вітрова та сонячна енергії.

«Досягти в цьому успіху на Землі непросто. Для того, щоб атоми злилися разом на, нам потрібна температура в десять разів вища за температуру Сонця, — близько 100 мільйонів градусів за Цельсієм. Також потрібна досить тривалий час підтримувати досить високу щільність атомів », — пояснила науковий співробітник відділу ядерного синтезу Манчестерського університету, доктор Аніка Хан.

Експеримент у лабораторії JET: результати

Велика Британія встановила світовий рекорд у лабораторії JET (Joint European Torus). Вченим вдалось завдяки ядерному синтезу генерувати 69 МДж енергії впродовж 5 секунд (це 19 квт потужності), пише BBC.

Цієї енергії вистачає лише на чотири-п’ять гарячих ванн, проте це у три рази перевищує досягнення подібного експерименту 1997 року. Експерименти у ядерному синтезі в лабораторії ведуться з 1983 року.

«Наша успішна демонстрація… вселяє більшу впевненість у розвитку термоядерної енергетики. Окрім встановлення нового рекорду, ми досягли того, чого ніколи не робили раніше, і поглибили наше розуміння фізики термоядерного синтезу», — заявив менеджер програми EUROfusion професор Амброджо Фасолі.

JET — це Спільний європейський торовий реактор в Оксфорді. Його побудували наприкінці 1970-х і довгий час він був найкращим у світі експериментальним термоядерним реактором. У грудні 2023 року вчені припинили роботу. Річ у тім, що його робота фінансувалась переважно з програми ядерних досліджень ЄС, Євратом. Участь Великої Британії постала під питання після Брекзиту. Минулого року уряд прийняв рішення не продовжувати співпрацю.

Євратом розробляє новий реактор ITER у Франції. Його планувалось відкрити у 2016 році, відтоді ціна зросла в 4 рази, а початок роботи перенесли на 2025 рік. Експерименти ж можуть початись не раніше 2035 року. Уряд Сполученого Королівства веде перемовини, щодо долучення до співпраці в майбутньому.

Натомість уряд Сполученого Королівства сподівається побудувати першу у світі термоядерну електростанцію в Ноттінгемширі, яка почне працювати у 2040-х роках. Проєкт Spherical Tokamak for Energy Production (STEP) реалізовуватиме UK Industrial Fusion Solutions.

Атомна енергія у Великій Британії: які плани

Сполучене Королівство витрачає великі кошти на атомну енергію. Уряд ще у квітні 2022 року оприлюднив Стратегію енергетичної безпеки. Вона була розроблена на тлі зростання світових цін на енергоносії та російського повномасштабного вторгнення в Україну. Тільки у технології мають інвестувати близько 375 млн фунтів стерлінгів ($453 465 000). 

Інвестиції мають прискорити розгортання вітрової, ядерної, сонячної та водневої енергетики й одночасно мінімізувати видобуток нафти та газу. До кінця десятиліття хочуть, щоб майже вся електроенергія отримувалась від джерел з низьким вмістом вуглецю.

У планах уряду Великої Британії також будівництво першої у світі атомної мініелектростанції. Вона працюватиме на малих модульних реакторах (SMR). Масово їх не виробляє жодна країна у світі. Ба більше, не один такий реактор ще не було запущено.

«Ідея не нова. Прообразами SMR є реактори на атомних криголамах і підводних човнах. Ще десять років тому вже були представлені деякі види малих модульних реакторів. Саме тоді почався тренд на них, а тепер у світі існує до 50 проєктів від різних розробників, різного принципу дії: водно-водяні, на розплавах солі, з газовим охолодженням тощо», — каже експертка з питань ядерної енергетики та безпеки Ольга Кошарна.

Реактори називаються малими з двох причин:

• відносно невелика потужність — від 100 до 300 МВт порівняно з  тисячами МВт на великих АЕС;
• невеликі як для атомних установок розміри.

Їх експлуатація може бути безпечною навіть на невеликих майданчиках та при обмеженому постачанні рідини. Це основні критерії, за якими вибираються місця для розміщення класичних атомних електростанцій: велика площа, стабільний доступ до води (для охолодження реакторів).

SMR розробляються, щоб отримати можливість застосувати в промисловості в тих умовах, де не годяться АЕС. Малі реактори також не потребують підведення потужних ліній електропередач. Ще одна перевага  — рівень безпеки з кодом Walk way safe. Тобто у разі аварії, незалежно від причин, реактор автоматично глушиться і переходить в безпечний стан. Втручання людини не потрібне.
Раніше Заборона розповідала про збільшення ядерних арсеналів країнами, які мають подібну зброю. У 2022 році більшість припинила програми із роззброєння.