Gigantiškas lazeris – žmonijos ateičiai

Lawrence’o Livermore’o nacionalinėje laboratorijoje vykdomo projekto NIF (National Ignition Facility) mokslininkai siekia lazeriais pasiekti ypač aukštą temperatūrą ir slėgį, kuriame vandenilio atomų atmainos pradės jungtis tarpusavyje, suformuodamos helio atomus.

Mokslininkai tikisi, kad reakcijos metu išsiskirs didžiuliai energijos kiekiai. Tokia technologija ateityje galėtų planetą aprūpinti neišsenkančia ir aplinkai „draugiška“ energija, paspartinti mokslinius tyrimus ir, be kita ko, užtikrinti JAV branduolinio arsenalo efektyvumą.

„Mums absoliučiai būtina tai pabandyti, – sako Richardas Petrasso, Masačiūsetso technologijų instituto mokslininkas, taip pat dirbantis ties projektu. „Jei mums iš tikrųjų pavyktų įžiebti termobranduolinės sintezės reakcijas ir išgauti energijos, tai būtų neabejotinas pasiekimas“.

Šiam reikalui fizikai specialiame cilindre atvėsins deuterio ir tričio – dviejų vandenilio izotopų – mėginius iki temperatūros, beveik lygios absoliučiam nuliui (-273,15 laipsnių Celsijaus).

Tuomet į cilindrą bus nukreipti 192 lazerio spinduliai, kurių energija pradės kaitinti ir spausti izotopus tol, kol galop pačiame cilindro centre du vandenilio atomai susijungs į vieną helio atomą.

NIF lazerio pagrindinė kamera, kurioje ir paaiškės, ar mokslininkams pavyks pasiekti termobranduolinės sintezės sąlygas.

Branduolinis degimas, anot R. Petrasso, yra panašus rusenančią pliauską, kuri papūtus vėjui staiga įsiliepsnoja.

„Pasiekus tam tikrą slėgį ir temperatūrą, pliauska užsiliepsnos savaime, – sako mokslininkas. – Tačiau NIF naudojamas kuras yra ne cheminis, o branduolinis, todėl energijos gausime daug daugiau“.

Panašios reakcijos vyksta už Saulę daug kartų didesnėse supernovose, o taip pat – sprogus termobranduolinėms raketų galvutėms. Tačiau jaudintis, kad laboratorijoje susidarys supernova arba įvyks termobranduolinis sprogimas, neverta: kuro naudojama labai nedaug, o pačios reakcijos išjungus lazerius iškart nutrūksta. Dėl visa ko patalpa, kurioje vyks bandymas, yra apsaugota aliuminio ir dviem storais betono sluoksniais.

Lazeriai gali iššauti tik kas keletą valandų dėl didžiulio karščio, kuris atsiranda įkraunant juos 500 trilijonais vatų energijos. Tai 1000 kartų didesnis kiekis nei tas, kurį bet kuriuo momentu gamina visos Jungtinių valstijų elektrinės.

Nepaisant įrengimų matmenų ir reakcijoms vykdyti reikalingo energijos kiekio, pigios energijos paieškos prie sintezės reakcijų atvedė ne tik JAV. Ties panašiomis, irgi lazeriais pagrįstomis technologijomis dirba Didžiojoje Britanijos ir Prancūzijos mokslininkai. Toje pačioje Prancūzijoje kitos tyrėjų grupės – iš jų paminėtinas projektas ITER – bando įžiebti sintezės ugnį magnetinių laukų pagalba. Tačiau kad ir kokiu būdu pavyks tai padaryti, rezultatai atneš naudos visai žmonijai.

„Geriausias dalykas, kalbant apie sintezę, yra tai, kad kuras yra prieinamas visoms šalims, tai gana švelni energijos forma, ir nėra jokių ilgai yrančių radioaktyvių atliekų, – aiškina Princetono universiteto mokslininkas Ronas Davidsonas, kuris projekte nedalyvavo.

„Jei NIF [mokslininkams] pavyks pasiekti [branduolinį] degimą, tai būtų didelis mokslo žingsnis pirmyn, ir asmeniškai aš tikiu, kad jiems pavyks tai padaryti", – sako jis.