Naukowcy z kalifornijskiego laboratorium rządowego próbują wykorzystać największy laser na świecie – o wielkości trzech boisk piłkarskich – aby wywołać reakcję nuklearną, która będzie tak intensywna, że stworzy błysk gwiazdy na powierzchni Ziemi.
Pomysł Narodowego Laboratorium Lawrence Livermore na stworzenie słońca na ziemi może brzmieć jakby zaczerpnięto go z filmu typu „Austin Powers”. Ale nie jest to fantazja rodem z Hollywood – ten ambitny eksperyment ma być przeprowadzony naprawdę jeszcze tego lata.
Jeśli laboratorium odniesie sukces, naukowcy mają nadzieję, że będą w stanie rozwiązać kwestię globalnych problemów energetycznych poprzez wykorzystanie energii generowanej przez mini-gwiazdę.
Nie ma wątpliwości, pomysł kalifornijskiego laboratorium budzi jednak sceptycyzm. Fuzja nuklearna, rodzaj reakcji, jaką chcą wywołać kalifornijscy naukowcy, pozostaje niezrealizowanym marzeniem od ponad pół wieku. Fuzja została już nawet nazwana „cudownym źródłem energii”, ale dotychczasowe starania nie dały zbyt wielu pozytywnych rezultatów.
Sprawę pogarsza jeszcze fakt, że instytucja kontrolna amerykańskiego Kongresu, Government Accountability Office, opublikowała w tym miesiącu audyt prac laboratorium, w którym informuje o opóźnieniach i niewłaściwym zarządzaniu, uznając, że mało prawdopodobne jest, by naukowcom w tym roku udało się doprowadzić do pożądanej reakcji.
Jednak naukowcy z Livermore, oddalonego od San Francisco zaledwie o godzinę drogi samochodem, mówią, że w przypadku tego eksperymentu nie jest to kwestia „jeśli”, ale najwyżej „kiedy”.
„Mamy ogromną pewność, że będziemy w stanie osiągnąć cel w ciągu następnych dwóch lat”, udowadniając tym samym, ze kontrolowana fuzja jest możliwa – mówi Bruno Van Wonterghem, kierownik projektu, który opatrzony został kryptonimem NIF (National Ignition Facility).
To zbliżyłoby nas o jeden krok do „naszego wielkiego marzenia” – dodał – „jakim jest rozwiązanie problemów energetycznych świata”.
Jak zbudować gwiazdę
Poniżej znajduje się sposób, w jaki laboratorium Livermore planuje stworzyć swoją gwiazdę.
Krok pierwszy: Wybuduj największy laser na świecie, najlepiej w ponurym budynku biurowym. (Aby to zrobić trzeba jednak porzucić swe wcześniejsze wyobrażenia o tym, jak wygląda laser. Ten jest bowiem w zasadzie gigantyczną fabryką pełną tub i rur.)
Krok drugi: Podziel kolosalny laser na 192 wiązki. Wyceluj je wszystkie w jeden mały punkt.
Krok trzeci: W tym małym celu, zastosuj śladową ilość dwóch izotopów wodoru, które można uzyskać z wody morskiej. Otocz to wszystko atomami w złotej kapsule, która jest mniejsza od naparstka.
Krok czwarty: Odpal laser!
Jeśli wszystko pójdzie dobrze, wynikająca z tego reakcja będzie gorętsza niż środek słońca (ponad 100 milionów stopni Celsjusza) i wytworzy ciśnienie ponad 100 miliardów wyższe niż w atmosferze ziemskiej.
To wszystko. Właśnie narodziła się nowa, maleńka gwiazda…
Cudowne lekarstwo?
Opisywana fuzja jest taką samą reakcją, jaka zasila słońce w naszym systemie słonecznym oraz inne gwiazdy.
„To najbardziej fundamentalne źródło energii istniejące w naturze” – mówi Van Wonterghem.
Pracownicy laboratorium The Lawrence Livermore twierdzą, że reakcja, którą chcą przeprowadzić, jest bezpieczna. Ich wersja fuzji jest kontrolowana, dzięki czemu jest też bezpieczniejsza niż np. eksperymenty z bronią jądrową prowadzone przez amerykańską armię, które również polegają na reakcji fuzji.
„Nie ma zagrożenia dla społeczeństwa” – zapewnia Lynda Seaver, rzeczniczka grupy badawczej. „Największe nieszczęście, jakie ewentualnie może się wydarzyć, jest takie, że to wszystko nie zadziała.”
W wyniku fuzji dochodzi do emisji radioaktywnych neutronów. Aby powstrzymać te neutrony przed ucieczką, laboratorium otoczyło komorę, w której ma być wywołana reakcja, ścianami betonowymi o grubości około dwóch metrów.
Choć reakcja ma „nawet przewyższyć warunki, jakie są w centrum słońca”, Van Wonterghem zapewnia, że kontrolowana fuzja będzie nieprawdopodobnie mała i krótka.
Gwiazda, która ma powstać w Livermore tego lata ma zgasnąć już 200 trylionowych sekundy po jej zapaleniu – dodaje Van Wonterghem. Będzie też miała szerokość zaledwie 5 mikronów, czyli kilka razy mniej, niż szerokość ludzkiego włosa.
Droga do komercjalizacji
Wartość zapowiadanego eksperymentu polega na udowodnieniu, że potężne wiązki światła mogą wyprodukować kontrolowaną reakcję fuzji – zapowiada Seaver.
Stworzenie jednak ciągłej reakcji fuzji, która mogłaby podgrzewać wodę, wytwarzać parę i napędzać generatory w komercyjnych elektrowniach, zajmie kolejne dwadzieścia lat, przy odpowiednich funduszach – wyjaśnia rzeczniczka zespołu naukowców.
Na razie jednak projekt jest opóźniony i przekroczył już swój budżet – wynika z raportów rządowych.
Od 2005 roku, kiedy eksperyment został wyodrębniony w programie rządowym zwanym National Ignition Campaign, na projekt ten wydano już ponad 2 miliardy dolarów, czyli 25 procent więcej, niż wynosił budżet w wysokości 1,6 miliarda dolarów – wynika z raportu Government Accountability Office (GAO).
Poza tym w ostatnich latach projekt został opóźniony – twierdzą przedstawiciele GAO – a przewidywana data zakończenia badań sięga teraz końca 2012 roku.
Seaver jednak stwierdza, że raport pomija istotną pracę wykonaną w laboratorium. „NIF trzyma się swojego budżetu, a eksperymenty idą doskonale” – zapewnia. „Wszystko idzie tak, jak zakładaliśmy.”
Budowa ośrodka laserowego Livermore rozpoczęła się w 1997 roku, ale technologia laserowa potrzebna do eksperymentu rozwijana jest już od 50 lat – zaznacza rzeczniczka projektu.
Jednocześnie nad projektami stworzenia fuzji pracują też inne laboratoria.
Projekt francuski, zwany ITER, zamierza na przykład wykorzystać magnesy i plazmę, zamiast laserów, aby przetestować reakcję fuzji nuklearnej. Trwają też badania nad innymi niż fuzje kwestiami wykorzystania energii jądrowej.
Czasami problemem może być też jednak paliwo, choć laboratorium Livermore twierdzi, że może pozyskać swoje paliwo – dwa izotopy wodoru – z wody morskiej. Proces ten nie jest jeszcze perfekcyjny, ale nikt nie ma wątpliwości, że wtedy dostawa paliwa mogłaby być praktycznie nieograniczona.
„Jeden galon wody morskiej stanowiłby odpowiednik energii 300 galonów benzyny. Paliwo z 50 filiżanek wody byłoby odpowiednikiem energetycznym dwóch ton węgla” – czytamy na stronie internetowej projektu Livermore.
Co więcej, energia nuklearna – w przeciwieństwie do spalania węgla oraz gazu – nie wytwarza też gazów cieplarnianych.
Wątpliwości i optymizm
Krytycy przedsięwzięcia z Livermore zarzucają naukowcom z Kalifornii, że ich projekt jest zbyt drogi i zbyt teoretyczny.
Świat musi raczej rozwijać istniejące już rozwiązania walcząc ze zmianami klimatycznymi, niż szukać technologicznego cudu, który i tak okaże się w końcu zbyt kosztowny dla produkcji energii na dużą skalę – twierdzi Thomas B. Cochran, fizyk jądrowy z Natural Resources Defense Council.
„Jeśli chcemy robić badania, które złagodzą zmiany klimatyczne, trzeba mieć technologie, z których wkrótce będzie można korzystać” – mówi. „Nie mamy tak dużo czasu, by później to odkręcać.”
Nawet jeśli lasery laboratorium stworzą fuzję nuklearną, naukowców wciąż będzie dzieliła daleka droga od wykorzystania reakcji w komercyjnej elektrowni – dodaje specjalista.
„Nie będzie to też konkurencyjne. Szaleństwem jest iść tą drogą. To na pewien sposób zabawne i interesujące, ale oni marnują pieniądze myśląc, że fuzja nuklearna przyniesie korzyści dla społeczeństwa” – mówi Cochran.
Mimo to badacze z Livermore pozostają optymistami.
Van Wonterghem liczy na cud energetyczny i na szalę kładzie nawet całą swoją karierę. Linda Seaver także uważa, że to, co dzieje się w laboratorium ma znaczenie historyczne.
„To, coś o czym będzie można opowiedzieć wnukom” – dodaje. „To jakby stać na wzgórzu i patrzeć na to, jak przelatuje obok samolot braci Wright.”
Źródło: Onet.pl
