X

Laadi alla uus Eesti Raadio äpp, kust leiad kõik ERRi raadiojaamad, suure muusikavaliku ja podcastid.

Euroopa teadlased valmistuvad järgmiseks suureks sammuks tuumasünteesis

Tuumasünteesi reaktor.
Tuumasünteesi reaktor. Autor/allikas: CCFE

Käesoleva aasta lõpus sulgeb Euroopa tuumasünteesi konsortsium EUROfusion 40 aastat tagasi käivitatud Ühendatud Euroopa Toroid (JET) tuumasünteesi eksperimendi, milles osalevad ka Eesti teadlased. Viimase katseseeria tulemused kinnitavad, et teadlased on tuumasünteesist energia ammutamisel õigel teel.

"JET on kõige suurem praegu töötav omataoline reaktor ja ainus, millega saab üldse taolisi katseid teha. Nüüd hiljuti lõppes kõige viimane katseseeria, mis järgneva 10-15 aasta jooksul tehakse. Selle käigus tehti uusi füüsikalisi avastusi, kuidas, kuidas kõiki neid protsesse korratavalt läbi viia," selgitas Tartu Ülikooli füüsika instituudi kaasprofessor Indrek Jõgi ERR-ile.

JET katsetest saadud tulemuste põhjal käivitatakse Prantsusmaal kolme-nelja aasta pärast rahvusvaheline tuumasünteesi eksperimentaalreaktor (ITER). Kuigi olemuslikult on viimase näol tegu veel suure teaduseksperimendiga, on selle lõppeesmärk toota tuumasünteesist rohkem energiat, kui sinna sisse pannakse.

Suurbritannias Oxfordshire'i Culhami Tuumasünteesi Energeetika Keskuses asuv reaktor järgis sama põhidisaini, kui Prantsusmaale ehitatav tokamak-tüüpi reaktor. Rajatis kasutab kuuma, ioniseeritud gaasi – plasma – seadme siseseintest eemale hoidmiseks magnetvälju. Lahendus võimaldaks kuumutada plasmat 150 miljoni kraadini, mis ületab Päikese tuumas olevat temperatuuri kümnekordselt. Kõrge temperatuur on vajalik vesiniku tuumade liitmiseks.

JET alustas aga tööd 1983. aastal Euroopa ühisprojektina ja seda täiustati jõudluse parandamiseks aastate jooksul mitmeid kordi. Aastal 1991 sai see maailma esimeseks reaktoriks, kus kasutati süüteseguna vesiniku teisendeid – deuteeriumit ja triitiumit – pooleks. Sarnast segu plaanitakse kasutada tulevikus tuumasünteesielektrijaamades.

ITER-is kavatsetakse hakata deuteeriumi-triitiumi segudega katseid tegema 2035. aastast. "JET-i katse oli oluline samm selleks, et ette valmistada järgmist etappi, mis peaks lõplikult ära tõestama, et asi on ka tööstuslikult kasutatav," lisas Jõgi.

Rajatisega püstitati mitmeid tuumasünteesi rekordeid. Muu hulgas saavutas 1997. aastal rekordilise energiasaagise Q väärtusega 0,64 ehk saavutatud tuumasünteesi võimsus moodustas plasma kuumutamiseks kulutatud võimsusest 64 protsenti. Ülemöödunud aasta detsembris saavutas JET viie sekundilise pulsi jooksul rekordilise tuumasünteesi väljundenergia 59 megadžauli.

JET-i eksperimendid uurisid ka tuumasünteesi protsesse ja kontrollitehnikaid tingimustes, mis sarnanevad võimalikes tuumasünteesielektrijaamades kasutatavatega. Kõige hiljutisemad katsetega otsiti lahendusi, kuidas deuteerium-triitium reaktsioone kõige paremini läbi viia. Samuti võimaldasid need arendada tehnoloogiaid kütuse seintesse ladestumise, soojuse ära juhtimise ja seinamaterjalide kulumise kontrollimiseks.

Teadlased loodavad toimivat tuumasünteesi 2040. aastateks

Rahvusvaheline tuumasünteesi eksperimentaalreaktor ITER on rahvusvaheline tuumasünteesienergeetika projekt, mille eesmärk on demonstreerida tuumasünteesi tehnoloogilist teostatavust ja uurida selle energiaallika jätkusuutlikust. ITERi oluliste eesmärkidena võib välja tuua tuumasünteesi energiakünnise demonstreerimise, energiasaagise Q suurendamise, heeliumit tootvate tuumasünteesireaktsioonide uurimise ja rahvusvahelise koostöö.

ITER asub Saint-Paul-lez-Durance'is, Provence-Alpes-Côte d'Azuri piirkonnas Prantsusmaal. Tartu Ülikooli füüsika instituudi teatel on see üks kõige ambitsioonikamaid ettevõtmisi tuumasünteesi valdkonnas. Koostööprojektis osalevad nii Euroopa Liit, USA, Venemaa, Hiina, India kui ka teised.

ITER-i reaktor kasutab tokamak tüüpi disaini, mis on üks levinumaid ning tuumasünteesi uurimiseks kasutatavaid magnetvälja konfiguratsioone. Projekti on tehnilise keerukuse tõttu mitu korda edasi lükatud. Viimaste andmete järgi käivitatakse ITER 2027. aasta detsembris. "Oma täisvõimsuse saavutab ta praeguste plaanide järgi 2035. aastal. Siis võiks ta olla esimene seade, kus näidatakse, et reaalselt saab rohkem energiat kätte, kui on sisse pandud. JET, mis praegu töötas, on seal kusagil piiri peal," märkis Jõgi.

Ta avaldas lootust, et ITER-i edukaks osutumise korral võiks 2040. aastatel hakata rajama juba turutingimustes töötavaid tuumasünteesil põhinevaid energiaallikaid.

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: