X

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

Euroopa tuumasünteesi-reaktori elupäevad lõppesid uue rekordiga

EUROfusioni konsortsiumi tehtud eksperimendis vabanes umbes viie sekundi jooksul kokku umbes sama palju energiat, kui on tarvis 210 liitri vee keema ajamiseks.
EUROfusioni konsortsiumi tehtud eksperimendis vabanes umbes viie sekundi jooksul kokku umbes sama palju energiat, kui on tarvis 210 liitri vee keema ajamiseks. Autor/allikas: EUROfusion

Suurbritannias asuva tuumasünteesi uurimiskeskuse reaktor JET lõpetas pärast 40 aastat tegevuse. Viimase katseseeria ajal suutsid teadlased ammutada tuumade liitmisest rohkem energiat kui kunagi varem, aidates kaasa tähtede energiaallika Maale toomisele.

"Viimase seeria ajal suudeti katseid läbi viia väga korratavalt. Selle käigus sündis täiendavalt ka uus energiarekord. See näitab, et me suudame tuumasünteesi üha paremini käima panna," sõnas Indrek Jõgi, EUROFusion konsortsiumiga seotud Tartu Ülikooli füüsika instituudi kaasprofessor ja plasmafüüsik.

Tuumasüntees võimaldab toota energiat tuumade liitmisest. Selle käigus tekiks praegustest tuumaelektrijaamadest radioaktiivseid jäätmeid suurusjärkude võrra vähem. Samal ajal ei paisku elektri tootmisel õhku fossiilkütusel töötavatele jaamadele iseloomulikku süsihappegaasi. Tuumasünteesireaktorite tehnilise keerukuse tõttu pole õnnestunud neid veel aga selleks kasutusele võtta. JET kujutas selleks valitud teel ühte verstaposti.

Möödunud aastal tehtud katsete käigus vabanes 5,2 sekundi vältel 69,26 megadžauli (MJ) jagu energiat. Seda on umbes kümne megadžauli jagu rohkem kui kaks aastat varem. Kuigi vabanenud energiahulgaga oleks saanud keema ajada vaid umbes 210 liitri jagu vett, kulus selleks vaid 0,21 milligrammi jagu kütust. "2021. aastal oli rekordi püstitamine omaette eesmärgiks. Seekord seda ei taotletud. Kuna protsess toimis nii hästi, suudeti parandada ka rekordit," lisas Jõgi.

Täpsemalt kasutasid füüsikud katsete tegemiseks tokamak-tüüpi reaktorit. Tuumasünteesi algatamiseks surusid nad sõõrikukujulises kambris magnetväljadega tihedalt kokku vesiniku teisenditest – deuteeriumist ja triitiumist – koosnevat gaasisegu. Selle käigus tõusis temperatuur reaktoris kuni 150 miljoni kraadini, mis ületab Päikese sisetuuma temperatuuri enam kui kümme korda.

"Kuna nii Inglismaal kui ka USA-s on mitmeid tuumasünteesiga tegelevaid (idu)ettevõtteid, ei saa muidugi välistada, et nende nii sarnaseid kui ka üpris teistsuguseid meetodeid samuti edu saadab. Meie tehtud katsed näitavad aga kindlasti, et valdavalt Euroopas kasutatav lähenemine võiks toimida ja selle reaktoritüübiga saab edasi minna," viitas Jõgi.

Arenguruumi jätkub. Ka möödunud aastal tehtud katsetes õnnestus tagasi saada umbes kolmandik energiast, mis reaktsiooni algatamiseks sinna sisse pandi. "Veel üks-ühele me energiat tagasi ei saa, aga see kolmandik on siiski arvestatav osa. See andis aimu selle kohta, mis juhtub, kui enamus energiat tuleb protsessist endast. Varasemad katsed on olnud kõik sellised, kus energiat ennast sellest protsessist ei tule," selgitas füüsik.

Rohkem energiat kui protsessi sisse pannakse, loodavad teadlased tagasi saada Prantsusmaale rajatavas täiemõõdulises tuumasünteesireaktoris ITER. Kava kohaselt alustab see tööd kümmekonna aasta pärast. Just seal võiks praegu hangitud teadmistest tõusta praktilist kasu. "Kui protsess hakkab ennast ITER-is taastootma, on võib-olla meil tarvis teisi kontrollmehhanisme. Füüsikalised protsessid muutuvad. Katsed aitasid meil ses osas rohkem infot saada," lisas Jõgi.

Võrreldes 1997. aastal tehtud katsetega suudeti järgnevatel kümnenditel energiasaagist kolmekordistada. Autor/allikas: EUROfusion

Kuigi järgmised kümme aastat JET-iga võrreldavaid katseid enam Euroopas ei tehta, on Jõel ja ta Eesti kolleegidel lai tööpõld ees. "Kuna JET-i sulgemine on alanud, saab sel aastal teiste seas ka minu enda labor hakata täpsemalt vaatama, kuidas mõõta kohepeal seintesse ladestunud radioaktiivse triitiumi hulka. See on üks samm ITER-i ettevalmistuseks," selgitas füüsik.

Kuigi ITER-i reaktori mass on suurem kui Tallinna teletornil, tuleb reaktorit puhastada juba siis, kui reaktorisse on ladestunud vaid 700 grammi triitiumi. See nõuabki võimekust teha ülitäpseid mõõtmisi. Kui töörühmal õnnestub oma lähenemisviisi headust tõestada, võib see käiku minna ka ITER-i juures.

Lisaks arendavad Tartu Ülikooli teadlased tuumasünteesireaktorite seinte ehitamiseks kasutavaid materjale, sh aknamaterjale ja betooni, et see ohtlikku neutronkiirgust paremini kinni peaks. Viimastest võiks olla eeskätt kasu plaani järgi ITER-ile järgnevas esimeses tuumasünteesil põhinevas elektrijaamas.

Pikk ajalugu

JET-i reaktor valmis 1970. aastate lõpus ja toona kavandatud eluiga küündis vaid kümmekonna aastani. Sellega saavutatud väiksemate ja suuremate edulugude toel täiustati seda aga üha edasi, muutes selle oma näitajatele maailma kõige paremaks tuumasünteesireaktoriks. Võrreldes 1997. aastal tehtud katsetega suudeti järgnevatel kümnenditel energiasaagist kolmekordistada.

"JET-reaktoril on pikad 40 aastat selja taga. Meil õnnestus sealt kuni viimase hetkeni uusi tulemusi järjest saada ja tuumasünteesialast teadmist edasi viia," kinnitas Indrek Jõgi. JET-i järglane, ITER, pannakse kava järgi tööle 2027. aasta detsembris. Täisvõimsuse võiks saavutada see 2035. aastaks.

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: