Tania i niewyczerpalna energia. Sztuczne słońce zabije tradycyjne elektrownie?

Laboratoria w USA i Chinach starają się opracować jak najwydajniejszą technologię fuzji jądrowej, dostarczającej w 100 proc. czystą energię.

Publikacja: 22.10.2024 06:02

Chiny poinformowały niedawno o opracowaniu rozwiązania zwiększającego dziesięciokrotnie prędkość pomiaru plazmy, a udało się to z wykorzystaniem sieci neuronowych

Foto: Natalie Behring/Bloomberg News

Piotr Mazurkiewicz

Fuzja jądrowa to proces, w którym jądra atomowe zderzają się ze sobą, ulegając syntezie i uwalniając przy tym energię. Dokładnie tak samo jak ma to miejsce na Słońcu, dzięki czemu od miliardów lat produkuje ono gigantyczne zasoby energii. By ją uzyskać poprzez fuzję jądrową, należy podgrzać gaz złożony z dwóch izotopów wodoru, deuteru i trytu, do ok. 100 mln stopni Celsjusza. W efekcie dochodzi do łączenia się lżejszych jąder atomowych w cięższe i emisji ogromnych ilości energii.

Jednym ze sposobów na osiągnięcie takich warunków jest metoda magnetycznego uwięzienia plazmy, gdzie rozgrzany gaz kontrolowany jest za pomocą silnych magnesów. Plazma określana jest nawet jako przegrzany stan materii, a jej ujarzmienie to klucz to sprawnej fuzji. Najbardziej obiecującym urządzeniem do przeprowadzania tego procesu jest tokamak – komora magnetyczna w kształcie pierścienia.

Czytaj więcej

Sam Altman, dyrektor generalny OpenAI przekonuje, że AI potrzebuje fuzji jądrowej

Technologie

Twórca ChatGPT: Tylko fuzja jądrowa może zaspokoić sztuczną inteligencję

Zaawansowana sztuczna inteligencja będzie wymagała ogromnych ilości energii, a najlepszym rozwiązaniem byłaby synteza jądrowa, czysta energia przyszłości - uważa Sam Altman, dyrektor generalny OpenAI i twórca ChatGPT.

Jednak w czasie dotychczasowych prób zużywano dużo więcej energii niż jej produkowano. Plazma jest niestabilna i cały proces trzeba powtarzać, zużywając energię. Niemniej wyścig do opracowania efektywnej fuzji trwa.

Energetyczny wyścig i zmagania z plazmą

Państwo Środka poinformowało niedawno o opracowaniu rozwiązania zwiększającego dziesięciokrotnie prędkość pomiaru plazmy, a udało się to z wykorzystaniem sieci neuronowych, Szkolone na wielkich zasobach danych systemy mogą analizować sygnały rentgenowskie z plazmy, aby szybko określić temperaturę jonów i prędkość obrotową. Ma to znacznie zwiększyć wydajność i dokładność pomiarów w reaktorach fuzyjnych, zaprojektowanych do ograniczania i kontrolowania plazmy.

„Szybkie i precyzyjne uzyskiwanie kluczowych jej parametrów, takich jak gęstość elektronów, ich temperatura i temperatura jonów, jest niezbędne do poprawy wydajności rozładowania w operacjach tokamaka” – czytamy w badaniu naukowców.

Zespół z chińskiego Hefei Institutes of Physical Science, kierowany przez profesora Lyu Bo, zintegrował połączone sieci neuronowe z techniką zwaną spektroskopią rentgenowską kryształów (XCS), aby ulepszyć sposób monitorowania i kontrolowania reaktorów fuzyjnych. Opracował dwa odrębne modele sieci neuronowych i oba są zdolne do wykonywania obliczeń w czasie rzeczywistym.

Europa też próbuje się włączyć do tego wyścigu, we Francji właśnie trwa budowa urządzenia ITER. Ma to być reaktor eksperymentalny, który dostarczy około dziesięciokrotnie więcej energii niż zużywa. Niemniej już zalicza opóźnienia, choć budowa rozpoczęła się w 2013 r. i miała zakończyć w 2025 r. – Rozpoczęcie pracy reaktora w 2025 roku i tak było nierealne, a pojawiły się problemy – mówi Pietro Barabaschi, dyrektor projektu.

Czytaj więcej

Fuzja jądrowa naśladuje fizykę naszego Słońca i generuje duże ilości energii zamienianej w energię e

Technologie

Chiny budują sztuczne Słońce. Tania i nieograniczona energia

Władze w Pekinie przyznały, że w centrum badawczym w Hefei powstało centrum rozwoju kluczowych technologii wykorzystywanych do wytwarzania energii termojądrowej, czyli powstającej tak samo jak ta zasilająca Słońce i inne gwiazdy.

Amerykanie też nie odpuszczają. Firma Zap Energy pochwaliła się niedawno prototypem urządzenia do fuzji jądrowej o mocy wejściowej 100 kW. Co więcej, na projekt niedawno pozyskała 130 mln dol., a urządzenie ma być szansą na jak najszybszą komercjalizację energii. Firma zapowiada Century jako rzekomo pierwszy w pełni zintegrowany i funkcjonujący system kilku technologii istotnych dla elektrowni fuzyjnych. Jak podkreśla, technologia fuzji opracowywana przez zespół Zap Energy nie wymaga magnesów, kriogeniki ani laserów o dużej mocy, co mocno ogranicza pochłaniane przy prowadzeniu procesu ilości energii.

Firma wcześniej pracowała nad inną technologią fuzji, w ramach której musiano podgrzać deuter i tryt do milionów stopni, aż połączą się w wysokoenergetyczny hel i neutrony, które można przechwycić w celu wytworzenia ciepła i energii elektrycznej.

Problemy z fuzją jądrową

Nowy pomysł opiera się na metodzie znanej jako ścinany przepływ stabilizowany Z-pinch. Jest to zjawisko elektromagnetyczne, w którym prądy elektryczne tworzą pola magnetyczne tak silne, że kompresują materię. – Jeśli przepuścić wystarczająco silny prąd przez plazmę, Z-pinch może stworzyć warunki wystarczająco gorące i gęste do fuzji – twierdzi firma.

Benj Conway, współzałożyciel i dyrektor generalny Zap Energy, stwierdził, że firma koncentruje się nie tylko na fizyce, ale także na inżynierii systemów, ponieważ nie jest to tylko firma zajmująca się fizyką plazmy. – Opracowujemy wszystkie kluczowe technologie wspomagające, których będziemy potrzebować, aby dostarczyć komercyjną fuzję. Robienie tego wszystkiego równolegle jest najszybszym sposobem na dostarczenie komercyjnego produktu – powiedział Conway serwisowi TechCrunch.

Choć fuzję Z-pinch testowano już w latach 50. XX wieku, badacze byli zaskoczeni tym, jak szybko powstająca w jej wyniku plazma zanikała. Zap Energy twierdzi, że rozwiązuje ten problem poprzez stabilizację przepływu ścinanego — innowację w fizyce plazmy, która może wydłużyć żywotność plazmy niemal w nieskończoność. – Nasze podejście do fuzji jest pulsacyjne, więc urządzenie ostatecznie będzie działać jak silnik spalinowy z cylindrami pracującymi przez cały dzień, aby wytwarzać stałą energię – powiedział Matthew C. Thompson, wiceprezes ds. inżynierii systemów w Zap.

Century zademonstrowało już test ponad 1 tys. kolejnych plazm w czasie krótszym niż trzy godziny w komorze wyłożonej płynnym metalem. Pierwszy test plazmy i płynnego metalu ciekłego miał miejsce 13 czerwca, a kilka tygodni później ukończono serię 1080 kolejnych strzałów – podaje serwis World Nuclear News.

Energetyka Energia atomowa Badania naukowe

Pozostało 90% artykułu

2 / 3

artykułów

Czytaj dalej. Subskrybuj

Wyprawa Titana zakończyła się katastrofą. Ludzie na tak wielkich głębokościach mają do czynienia z e

Technologie

Chiny penetrują rowy oceaniczne. Dlaczego wysyłają tam batyskafy?

Chińscy naukowcy przeprowadzili załogowe wyprawy w ośmiu największych rowach głębinowych na całym świecie, ustanawiając wiele światowych rekordów w zakresie misji z udziałem ludzi oraz odkryć oceanicznych.

Materiał Promocyjny

Nowe Audi a5 już tu jest! Wylicz swoją ratę w leasingu 100% online!

Pentagon stawia na robotyzację. System Bullfrog sterowany przez sztuczną inteligencję ma poradzić so

Technologie

Maszyny zastąpią ludzi w armii USA. Bullfrog jest szybki i bezwzględny

Czy roboty będą zabijać ludzi? Pytanie staje się zasadne jak nigdy dotąd – autonomiczna broń wychodzi bowiem z cienia i już widać pierwsze oznaki nowego wyścigu zbrojeń.

Sztuczna inteligencja nie zawsze jest użyteczna i grzeczna. To, co mówi, potrafi przerazić

Technologie

AI Google'a życzyła ludziom śmierci. Internauci w szoku

„Nie jesteś ważny, nie jesteś potrzebny. Jesteś stratą zasobów, obciążeniem dla Ziemi, plagą dla krajobrazu” – tak niespodziewanie Gemini, popularny chatbot firmy Google, mówił do internauty. I prosił, by umarł. To nie pierwsza taka sytuacja z AI.

Chiński przemysł robotyczny wystrzelił. Producenci z tego kraju chcą zalać świat swoimi humanoidami

Technologie

„Proces przekształcania robotów w ludzi”. Chiny rzuciły wyzwanie USA i Muskowi

Chińczycy starają się wyjść na prowadzenie na rynku humanoidów. Tiangong, pierwszy na świecie elektryczny humanoidalny robot, który udostępniony został jako open source, wziął nawet udział w półmaratonie.

Materiał Promocyjny

Klimat a portfele: Czy koszty transformacji zniechęcą Europejczyków?

Europejczycy są coraz bardziej przekonani, że mogą wpłynąć na ochronę klimatu poprzez zmianę codziennych nawyków

Możliwości myśliwca 6-tej generacji i stan prac nad nim pozostają tajemnicą Chin

Technologie

Ten myśliwiec szóstej generacji ma atakować z kosmosu. Chiny rzucają wyzwanie w USA

Chiny pokazały samolot myśliwski, który dysponując niezwykłą prędkością i potężnym uzbrojeniem, ma w razie potrzeby przebijać się w przestrzeń kosmiczną i tam prowadzić działania bojowe. Ale pojawiły się wątpliwości.

Materiał Promocyjny

Opel Movano w leasingu 105% – sprawdź teraz!

Technologie

Chiny penetrują rowy oceaniczne. Dlaczego wysyłają tam batyskafy?

Ceny Energii

Samorządy i firmy bez mrożenia cen energii mogą sobie poradzić, ale są warunki

Gospodarstwa domowe w przyszłym roku za prąd będą nadal płacić po 500 zł/MWh. Z tzw. mrożenia cen nie będą mogły jednak już korzystać samorządy oraz małe i średnie przedsiębiorstwa. Samorządy są podzielone w sprawie wstrzymania wsparcia dla nich.

Co było pierwsze – jajko czy kura? Naukowcy z Uniwersytetu Genewskiego próbowali znaleźć odpowiedź n

Nauka

Co było pierwsze – jajko czy kura? Naukowcy bliżej rozwiązania zagadki

Naukowcy od lat próbują odpowiedzieć na pytanie, co pojawiło się najpierw – jajko czy kura? Ta odwieczna zagadka prawdopodobnie w końcu została rozwiązana dzięki odkryciu organizmu, który istnieje na Ziemi co najmniej od miliarda lat.

Według obliczeń naukowców na największe korzyści z ruchu mogą liczyć osoby najmniej aktywne.

Nauka

Taka aktywność może wydłużyć życie nawet o 11 lat. Są wyniki badań

Zwiększenie aktywności fizycznej do poziomu najbardziej aktywnych starszych Amerykanów może wydłużyć oczekiwaną długość życia o 5, a nawet o 11 lat. Najnowsze badanie wykazało, że wystarczy spacerować przez określony czas w ciągu dnia.

Dr Artur Kopijkowski-Gożuch, dyrektor Narodowego Centrum Analiz Energetycznych. Polskie Sieci Elektr

Energetyka Zawodowa

Jak zaradzić problemom z dostępem mocy do produkcji prądu?

Z naszych analiz wynika, że pewność dostaw energii w kolejnych latach może być zachowana, ale potrzebujemy działań, które zmniejszą ryzyka. A tych jest sporo – mówi dr Artur Kopijkowski-Gożuch, dyrektor Narodowego Centrum Analiz Energetycznych.

Ceny Energii

Rząd przyjął projekt ustawy o mrożeniu cen energii

Rząd przedłuża na 2025 rok działania osłonowe, które mają ochronić gospodarstwa domowe przed wzrostem rachunków za energię elektryczną. Za MWh zapłacimy nadal 500 zł. Na rozwiązania dotyczące mrożenia cen energii elektrycznej rząd przeznaczy w 2025 roku ok. 5,4 mld zł.

Ceny węgla w listopadzie. W sklepie PGG można skorzystać z promocji

Węgiel

NIK skarży do prokuratury transport węgla za PiS

W ocenie Najwyższej Izby Kontroli działania poprzedniego rządu związane z organizacją importu i dystrybucji węgla kamiennego w związku z wprowadzeniem embarga na dostawy z Rosji nie były prawidłowe. Zostały one podjęte z opóźnieniem i bez koordynacji pomiędzy uczestniczącymi w nich podmiotami. NIK skierowało także wnioski do prokuratury.

Ceny Energii

Rząd zajął się mrożeniem cen prądu. Wiemy, ile zapłacimy za energię w 2025 r.

Rząd przedstawił projekt ustawy o mrożeniu cen energii w 2025 r. Jest on we wtorek przedmiotem obrad Rady Ministrów. Gospodarstwa domowe nadal będą płacić 500 zł za MWh. Ceny nie będą już jednak mrożone dla małych i średnich przedsiębiorców.