Unistus tuumade ühendamise elektrist ei ole veel kustunud

 (11)
Unistus tuumade ühendamise elektrist ei ole veel kustunud
www.iter.org

Tuumasüntees pole mägede taga. Kuid mäed on teadmata kaugustes.
Unistus kirjutuslaua peal seisvast termotuumareaktorist pole kuhugi kadunud. Kõige julgemate visionääride lootused on seotud mullivanniga.

Täpsemalt öeldes kindla koostisega vedelikes helilainete poolt tekitatud mullidega, mis lõhkedes suudavad luua tuumasünteesiks vajaliku kõrge temperatuuri. Seda ideed pakkus 2002. aastal USA teadlane Rusi Taleyarkhan. Kuid hiljem tunnistati tema väidetavasti nähtud efekt võltsinguks. Nüüd on ta tulnud lagedale uute tulemustega, mis pidavat kinnitama, et katses neutroneid siiski tekib.

Mulli lõhkemise energia purustab deuteeriumi tuumad ja vabastab neutroneid, mis võiksid omakorda valla päästa tuumasünteesi reaktsiooni. Plahvatust ega energiatootmise buumi pole siiski põhjust oodata. Neutroneid vabastava helilaine energia on suurusjärke suurem seadmest vabanevast energiast. Ka pole keegi suutnud Taleyarkhani labori katset korrata.

Ammendamatu energia

Kui õun kukub teile pähe, võib olla küll valus, kuid siiski ei saa langeva õuna energiast põlema panna ka kõige nõrgemat pirnikest. Kui aga kogu õuna aines sisalduva energia saaks teha elektriks, rahuldaks inimkond sellest oma energianälja tervelt 15 minutiks.

1952. aastal esmakordselt lõhatud nn vesinikupommi energia saadakse kergete tuumade liitmisest raskemateks tuumadeks. Vesinikupommi sugulane tuumaenergeetikas pole aga veel sündinud. Kuid selle energia ohjeldamisest ei unista ainult teadlased, vaid ka suurriikide poliitikud.

Kõik olemasolevad tuumajaamad töötavad sel põhimõttel, et rasked radioaktiivsed elemendid nagu uraan-235 või plutoonium-239 jagunevad mitmeks osaks ja sellest vabanev energia muundatakse esmalt soojuseks ja seejärel kasutatakse elektri tootmiseks. Sellise lõhustamisprotsessi (inglise keeles fission) kasutegur on üllatavalt väike. Aeglastel neutronitel töötavas reaktoris muudetakse energiaks kõigest sajandik uraanist.

Teine võimalus aatomituumadesse köidetud energiat kätte saada on algatada tuumasüntees (inglise keeles fusion). Lihtne öelda, raske teha. Kaks vesinikuaatomi tuuma ei taha kohe mitte kuidagi teineteist nii lähedale lubada, et nõndaviisi saaks moodustada heeliumiaatomi tuuma. Selleks on positiivselt laetud tuumade vaheline tõukejõud liiga suur. Päikesel ühineb neli vesinikutuuma heeliumiaatomi tuumaks. Kuid Päikese sisemuses, kus reaktsioon toimub, valitseb 10 miljoni kraadine temperatuur, nii et vesinikuaatomi tuumad on paljad, ümbritseva elektronkatteta. Tuumad ja elektronid moodustavad ühtse seguoleku ehk plasma. Töö teeb ära gravitatsioon, mis tõmbab tuumad üksteise lähedusse. Nõnda ületatakse elektriliste tõukejõudude tõrksus ja tuumad ühinevadki.

Maal on sellist seisu raske saavutada. Selleks läheb vaja väga kuuma ja tihedat plasmat.

1970. aastail arenes nn tokamaki tehnika (vt graafik) kiiresti ja tekitas lootusi, et kohe-kohe on kontrollitav tuumasüntees käes. Kuid tuumasüntees on siiani käitunud nagu janulist eksitav kujutelm veerikkast oaasist. Mida lähemale saad, seda kaugemale nihkub.

Plasma ohjeldamine

Siiani on tokamakkide käigushoidmiseks läinud enam energiat, kui sealt välja tuleb. Üks põhjusi on, et energiarikas vesinikgaas on osav magnetlõksust välja lekkima. Siiani on vaid üks seade, jaapanlaste tokamak JT-60 lähenemas murdepunktile, kus toodetakse sama palju energiat, kui sisse antakse.

1985. aastal alustati USA, Venemaa, Jaapani ja Kanada ühisprojekti ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), mis oma olemuselt on ikkagi tokamak.

Projekti peale kavatsetakse kulutada 5,5 miljardit dollarit. See on üks maailma kõigi aegade kallimaid teaduslikke rajatisi.

ITER on teaduslik projekt, mitte tuumajaama ehitus. Ja selle eesmärgiks on hoida 7–15 minuti vältel 100 miljoni kraadi juures kütust, milleks on vesiniku rasked isotoobid deuteerium ja triitium, ning saada seejuures 500 megavatti võimsust. Praegune maailmarekord on jaapanlaste JT-60 käes vaid 24 sekundiga. Nii et eesmärgid on suured. Kuid kahtlemata kaugel sellest, mida vajaks üks elektrijaam – pidevat käigusolekut.

ITER loodab oma suurusele ja tugevamatele ülijuhtmagnetitele. Kuid see seab kasutatavatele materjalidele suuri nõudmisi.

Loe veel

Mingit kasutust pole toodetavale energiale ette nähtud. Ja polegi täpselt teada, kuidas tokamakist näiteks

soojust kätte saada, et see siis elektriks muundada.

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare