Çfarë është fuzioni bërthamor dhe si funksionon ai?

Shkencëtarët në Lawrence Livermore National Laboratory’s të National Ignition Facility në Kaliforni kanë bërë histori duke prodhuar me sukses një reaksion të shkrirjes bërthamore që rezulton në një fitim neto të energjisë, një përparim që e kanë vlerësuar lartë edhe zyrtarët amerikanë si “një moment historik për të ardhmen e energjisë së pastër”.

Por, çfarë duhet të dimë për këtë formë të re të energjisë bërthamore që mund të ndezë dritat tuaja në shtëpi dhe të ndihmojë në përfundimin e varësisë nga karburantet fosile, raporton cnn.

Çfarë është fuzioni bërthamor dhe pse ka rëndësi?

Shkrirja bërthamore është një proces i krijuar nga njeriu që sjell të njëjtën energji që e prodhon dielli. Shkrirja bërthamore ndodh kur dy ose më shumë atome shkrihen në një më të madh, një proces që gjeneron një sasi masive energjie si nxehtësia.

Shkencëtarët në mbarë botën kanë studiuar shkrirjen bërthamore për dekada, duke shpresuar ta rikrijojnë atë me një burim të ri që ofron energji të pakufishme dhe pa karbon – pa mbeturinat bërthamore të krijuara nga reaktorët aktualë bërthamorë. Projektet e shkrirjes përdorin kryesisht elementët deuterium dhe tritium – të cilët të dy janë izotopë të hidrogjenit, transmeton Telegrafi.

Deuterium nga një gotë ujë, me pak tritium të shtuar, mund të furnizojë një shtëpi për një vit. Tritiumi është më i rrallë dhe më sfidues për t’u gjetur, megjithëse mund të fitohet në mënyrë sintetike.

“Ndryshe nga qymyri, ju nevojitet vetëm një sasi e vogël hidrogjeni dhe është gjëja më e bollshme që gjendet në univers”, tha Julio Friedmann, kryeshkencëtar në Carbon Direct dhe një ish-teknolog kryesor i energjisë në Lawrence Livermore dhe shtoi se “hidrogjeni gjendet në ujë, kështu që lënda që gjeneron këtë energji është jashtëzakonisht e pakufizuar dhe është e pastër”.

Si ndryshon shkrirja nga ndarja bërthamore?

Kur njerëzit mendojnë për energjinë bërthamore, mund t’iu kujtohen kullat ftohëse dhe retë në formë kërpudhash. Por bashkimi është krejtësisht i ndryshëm.

Ndërsa shkrirja bashkon dy ose më shumë atome së bashku, ndarja është e kundërta; është procesi i ndarjes së një atomi të madh në dy ose më shumë më të vegjël. Fuzioni bërthamor është lloji i energjisë që fuqizon reaktorët bërthamorë në mbarë botën sot. Ashtu si shkrirja, nxehtësia e krijuar nga ndarja e atomeve përdoret gjithashtu për të gjeneruar energji.

Bërthamore është një burim energjie me emetim zero, sipas Departamentit të Energjisë. Por prodhon mbetje radioaktive të paqëndrueshme që duhet të ruhen në mënyrë të sigurt dhe mbartin rreziqe sigurie. Shkrirjet bërthamore, edhe pse të rralla, kanë ndodhur gjatë historisë me rezultate të gjera dhe vdekjeprurëse si në reaktorët Fukushima dhe Çernobil.

Shkrirja bërthamore nuk mbart të njëjtat rreziqe sigurie dhe materialet e përdorura për ta fuqizuar atë.

Si mundet që fuqia e shkrirjes bërthamore të ndezë dritat në shtëpinë tuaj?

Ekzistojnë dy mënyra kryesore për të gjeneruar shkrirje bërthamore, por të dyja kanë të njëjtin rezultat. Shkrirja e dy atomeve krijon një sasi të jashtëzakonshme nxehtësie, e cila mban çelësin e prodhimit të energjisë. Kjo nxehtësi mund të përdoret për të ngrohur ujin, për të krijuar avull dhe për të kthyer turbinat për të gjeneruar energji – njësoj si mënyra se si ndarja bërthamore gjeneron energji.

Sfida e madhe e shfrytëzimit të energjisë së shkrirjes është mbajtja e saj mjaft gjatë në mënyrë që të mund të fuqizojë rrjetet elektrike dhe sistemet e ngrohjes anembanë globit. Përparimi i suksesshëm i SHBA-së është një punë e madhe, por është ende në një shkallë shumë më të vogël se ajo që nevojitet për të gjeneruar energji të mjaftueshme për të drejtuar një termocentral, pa marrë parasysh dhjetëra mijëra termocentrale.

“Ka të bëjë me atë që duhet për të zier 10 kazan me ujë”, tha Jeremy Chittenden, bashkëdrejtor i Qendrës për Studime të Fusionit Inercial në Kolegjin Imperial në Londër. “Për ta kthyer atë në një termocentral, ne duhet të bëjmë një fitim më të madh në energji – ne kemi nevojë që ajo të jetë shumë më e madhe”, shtoi ai.

Kjo është hera e parë që shkencëtarët kanë prodhuar ndonjëherë me sukses një reaksion të shkrirjes bërthamore që rezulton në një fitim neto të energjisë, në vend që të dështojë siç kanë bërë eksperimentet e kaluara.

Ndërsa ka shumë më tepër hapa derisa kjo të jetë e qëndrueshme komercialisht, është thelbësore që shkencëtarët të tregojnë se mund të krijojnë më shumë energji sesa filluan. Përndryshe, nuk ka shumë kuptim që ai të zhvillohet.

“Kjo është shumë e rëndësishme sepse nga perspektiva e energjisë, nuk mund të jetë një burim energjie nëse nuk po nxjerr më shumë energji sesa po shpenzon”, tha Friedmann dhe shtoi se “përparimet e mëparshme kanë qenë të rëndësishme, por nuk është e njëjta gjë si gjenerimi i energjisë që një ditë mund të përdoret në një shkallë më të madhe”.

Ku ndodh bashkimi?

Disa projekte të shkrirjes janë në SHBA, Mbretërinë e Bashkuar dhe Evropë. Franca është shtëpia e Reaktorit Eksperimental Ndërkombëtar Termonuklear, në të cilin po bashkëpunojnë tridhjetë e pesë vende – duke përfshirë anëtarët kryesorë Kinën, Shtetet e Bashkuara, Bashkimin Evropian, Rusinë, Indinë, Japoninë dhe Korenë e Jugut.

Në SHBA, pjesa më e madhe e punës po ndodh në Lawrence Livermore National Laboratory’s të National Ignition Facility në Kaliforni, në një ndërtesë që ka madhësi prej tre fushave të futbollit.

Projekti i Impiantit Kombëtar të Ndezjes krijon energji nga bashkimi bërthamor me atë që njihet si “bashkimi inercial termonuklear”. Në praktikë, shkencëtarët amerikanë hedhin fishekë që përmbajnë lëndë djegëse hidrogjeni në një grup prej afro 200 laserësh, duke krijuar në thelb një seri shpërthimesh jashtëzakonisht të shpejta dhe të përsëritura me shpejtësi 50 herë në sekondë. Energjia e mbledhur nga neutronet dhe grimcat alfa nxirret si nxehtësi.

Në Mbretërinë e Bashkuar dhe projektin ITER në Francë, shkencëtarët po punojnë me makineri të mëdha në formë “donut” të pajisura me magnet gjigantë të quajtur tokamak (është një pajisje që përdor një fushë magnetike të fuqishme për të kufizuar plazmën) në përpjekje për të gjeneruar të njëjtin rezultat.

Pasi karburanti futet në tokamak, magnetët e tij ndizen dhe temperaturat brenda rriten në mënyrë eksponenciale për të krijuar plazmë.

Plazma duhet të arrijë të paktën 150 milionë gradë Celsius, 10 herë më e nxehtë se bërthama e diellit. Neutronet pastaj ikin nga plazma, duke goditur një “batanije” që rreshton muret e tokamakut dhe duke transferuar energjinë e tyre kinetike si nxehtësi.

Cilat janë hapat e mëtejshëm?

Shkencëtarët dhe ekspertët tani duhet të kuptojnë se si të prodhojnë më shumë energji nga bashkimi bërthamor në një shkallë shumë më të madhe.

Në të njëjtën kohë, ata duhet të kuptojnë se si të zvogëlojnë përfundimisht koston e shkrirjes bërthamore në mënyrë që të mund të përdoret komercialisht.

“Për momentin ne po shpenzojmë një sasi të madhe kohe dhe parash për çdo eksperiment që bëjmë,” tha Chittenden dhe shtoi se “ne duhet të ulim koston me një faktor të madh.”

Shkencëtarët do të kenë nevojë gjithashtu të marrin energjinë e prodhuar nga shkrirja dhe ta transferojnë atë në rrjetin elektrik si rrymë.

Do të duhen vite – dhe ndoshta dekada – para se fuzioni të jetë në gjendje të prodhojë sasi të pakufizuar energjie të pastër, dhe shkencëtarët janë në një garë kundër kohës për të luftuar ndryshimin e klimës.

“Kjo nuk do të kontribuojë në mënyrë domethënëse në uljen e klimës në 20-30 vitet e ardhshme,” tha Friedmann. “Ky është ndryshimi midis ndezjes së një shkrepëseje dhe ndërtimit të një turbine me gaz”, përfundoi ai. /Telegrafi/