Iz prethodnog članka: KAKO DO ENERGIJE

O čemu se zapravo radi pitali smo prof. Milana Mijića 

Ovo je sjajan inženjerski i tehnološki napredak! Princip kontrolisane fuzije je dobro poznat, ali ostvariti ga, to je nešto drugo. Slika celog postrojenja je inspirativna i pomalo zastrašujuća. Samo specijalizovani inženjeri ili eksperimentalni fizičari bi mogli pravilno da objasne ovaj eksperiment.

Šta je tu značajno? Pa to što je to ista nuklearna reakcija koja se dešava u Suncu ili termonuklearnoj bombi, samo ovde u malim razmerama i kontrolisana, i sada je po prvi put energija oslobođena fuzijom oko 1,5 puta veća od energije koju su laseri predali zlatnoj kutijici!

Nacionalna laboratorija Lorens Livermor u Kaliforniji

Svi prethodni dizajni kontrolisane fuzije su davali manje nego što je uloženo. Ako sam dobro sračunao, oslobođena energija je dovoljna da napaja sijalicu od 100W oko 8 sati i 45 minuta.

Međutim, mora se naglasiti da je energija koja je potrošena za napajanje i operaciju lasera preko 100 puta veća od energije koju su laseri predali kutijici, tako je neto dobitak manji od 1%. A to znači da je praktična primena ove tehnologije još jako daleko, 

Vrlo je interesantno uporediti proces fuzije ovde, u zvezdama, i u termonuklearnoj bombi. U bilo kojoj situaciji kad fuzija krene plazma se širi, hladi, i tada se fuzija prekida. Zato se u eksperimentima kontrolisane fuzije i ne proizvede mnogo energije.

Nacionalna laboratorija Lorens Livermor u Kaliforniji

U zvezdama širenje sprečava gravitacija. Težina gornjih slojeva zvezde vrši pritisak na centar zvezde čime se sprečava širenje, a time obezbeđuje duži period stvaranja energije. Unutar zvezde atomi se kuvaju kao da se u loncu pod pritiskom. Zavisno od svoje mase zvezde tako mogu da opstanu i mnogo milijardi godina. 

U termonuklearnoj bombi to isto se postiže tako što se prvo izazove eksplozija obične atomske bombe, pa se rendgenski zraci te eksplozije koriste da njihovim pritiskom sabiju vodonik dovoljno dugo da fuzija krene i – proizvede se dovoljno energije. Sve u deliću sekunde, ali to je dovoljno, jer sve što u slučaju hidrogenske bombe  treba je eksplozija na kraju.  

To je čuvena „tajna ideja“ do koje su u Los Alamosu [*] došli Ulam i Teler, a u Arzamasu Saharov i Zeljdoviči. Tako je bilo moguće napraviti hidrogensku ili termonuklearnu bombu. Detalji nisu nikada objavljeni, jer, što svojevremeno reče Hans Bete, „to nije očigledna ideja“. Kažu da je Francuzima trebalo desetak godina da dođu do tog rešenja, dok su ga Kinezi nekako vrlo brzo otkrili. 

U slučaju ove „inercijalno zarobljene fuzije“ u Livermoru opet se koristi pritisak rendgenskih zraka koje je proizvela plazma istopljenog zlata da održe fuziju vodonika. Proizvedena energija je mala, tako da nije u pitanju prethodna eksplozija. 

I tu sigurno ima detalja koje nikada nećemo saznati. 

Ima još jedan detalj koji ne smemo da zaboravimo. Obično se kaže da je fuzija „čista“ nuklearna energija. To je tačno u smislu da se ne proizvode direktno dugoživući izotopi koji odu u prašinu, u travu, vazduh koji udišemo, hranu koju uzimamo, itd. 

Ali svaka fuzija proizvodi gama zrake, a oni su opasni. Opet je informativno poređenje sa zvezdama i H-bombama. Fuzija u jezgru Sunca proizvodi gama zrake, ali dok iz središta Sunca oni putuju ka površini, što traje desetine hiljada godina, kroz bezbrojne sudare njihova energija se degradira do prijatnog žutog svetla koje leti sa površine.

Kod termonuklearne, fuzione bombe ti gama zraci prže naokolo, kao što je ilustrovano na primer u čuvenoj sceni iz filma “Terminator 2”.

https://www.youtube.com/watch?v=LqSMk2IzK2o

Kod kontrolisane fuzije tih gama zraka ima daleko manje, ali svejedno, ili direktno ubijaju ili se apsorbuju u zidovima oko reaktora pa prave te zidove radioaktivnim. 

Tako da ni kontrolisana fuzija nije sasvim "čista", mada na drugi način od fisionih bombi. 

Kod ovog eksperiment u Livermoru to nije izgleda bilo na zabrinjavajućem nivo ali sećam se da sam negde čitao da u međunarodnom projektu ITER  na jugu Francuske, koji kontroliše fuziju magnetnim poljima umesto laserskim snopovima, i koji treba da ima daleko veću proizvodnju energije, o efektima gama zraka mora da vode računa i da je to deo dizajna.

Baš zbog svih tih ozbiljnih problema ovo što su uradili u Livermoru jeste veliki napredak. Tema je i dalje otvorena.

* Nacionalna laboratorija Los Alamosa je jedna od šesnaest istraživačkih i razvojnih laboratorija Ministarstva energetike Sjedinjenih Država u Novom Meksiku. Najpoznatiji po svojoj centralnoj ulozi u razvoju prve atomske bombe.

Stanislav Marsin Ulam (1909 – 1984) bio je poljsko-američki matematičar. Učestvovao je u Menhetn projektu, odakle je nastao Teler-Ulamov dizajn termonuklearnog oružja.

Edvard Teler (1908-2003) američki fizičar mađarskog porekla. Radio u atomskoj laboratoriji u Los Alamosu i smatra se izumiteljem američke hidrogenske bombe.

Arzamas – tajno mesto na kojem je SSSR stvarao svoje nuklearne bombe. 

Andrej Dmitrijevič Saharov (1921-1989) je bio poznati sovjetski nuklearni fizičar, disident i borac za ljudska prava. Poznat je kao jedan od tvoraca sovjetske hidrogenske bombe, a potom i najjačeg oružja ikada proizvedenog — sovjetske Car bombe.

Jakov Borisovič Zeldovič (1914-1987) bio je sovjetski fizičar, igrao ključnu ulogu u razvoju sovjetskog projekta nuklearne bombe, kasnije postao vodeći istraživač u oblasti relativističke astrofizike i kosmologije. 

Hans Albreht Bete (1906-2005) bio je nemačko-američki fizičar jevrejskog porekla. Tokom Drugog svetskog rata, bio direktor teoretskog odseka nacionalne laboratorije u Los Alamosu, koja je imala za cilj pronalazak nuklearnog oružja.